PT797765E

PT797765E - Método de medição spectrometrica da proporção da concentração de dois isotopos num gás

Info

Publication number: PT797765E
Application number: PT96932807T
Authority: PT
Inventors: Yasuhiro Kubo; Masaaki Mori; Takashi Maruyama; Tamotsu Hamao; Katsuhiro Morisawa; Yasuhi Zasu; Eiji Ikegami; Kazunori Tsutsui
Original assignee: Otsuka Pharma Co Ltd
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 2007-03-30
Also published as: EP1596184A2; CN1389721A; CN1138978C; CA2402303A1; CA2402305A1; DE69635688D1; HK1063845A1; CN1177399A; WO1997014029A2; AU707754B2; EP1378743A2; DE69636921T2; HK1063847A1; MX9704239A; CA2402305C; ES2253623T3; EP1380258A3; HK1064153A1; EP1596182A2; KR100415336B1

Description

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DESCRIÇÃO "MÉTODO DE MEDIÇÃO ESPECTROMÉTRICA DA PROPORÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE DOIS ISOTOPOS NUM GÁS"

Campo Técnico A presente invenção relaciona-se com um método de medição espectrométrica da concentração de um gás isotópico, com base na diferença das caracteristicas de absorção de luz do isótopo.

Antecedentes da Técnica

As análises isotópicas são úteis para o diagnóstico de uma doença numa aplicação médica, em que as funções metabólicas de um corpo vivo podem ser determinadas através da medição de uma alteração na concentração ou proporção da concentração de um isótopo após a administração de um fármaco contendo o isótopo. Em outros campos, as análises isotópicas são usadas para estudos da fotossintese e do metabolismo de plantas e para identificação ecológica numa aplicação geoquimica.

De um modo geral, sabe-se que a úlcera gástrica e a gastrite são causadas por bactérias chamadas Helicobacter pylori (HP), bem como por stress. Se a HP estiver presente no estômago de um doente, deve ser administrado ao doente um antibiótico ou semelhante para o tratamento de remoção das bactérias. Deste modo, é indispensável verificar se o doente tem HP. A HP tem uma forte actividade de urease para decompor a ureia em dióxido de carbono e amoniaco. 0 carbono tem isótopos com números de massa de 12, 13 e 14, dentre os quais o 13C, tendo uma massa de 13, é de fácil 2 manipulação, devido à sua não-radioactividade e estabilidade.

Se a concentração de 13C02 (um produto metabólico final) ou a proporção da concentração de 13C02 para 12C02 na respiração de um doente for medida com sucesso, depois de administrada ao doente a ureia marcada com o isótopo 13C, a presença de HP pode ser confirmada.

No entanto, a proporção da concentração de 13CC>2 para 12C02 no dióxido de carbono natural é de 1:100. Deste modo, é dificil determinar, com precisão, a proporção da concentração na respiração de um doente. Há métodos conhecidos para determinar a proporção da concentração de 13CC>2 para 12CC>2 através da espectroscopia de infravermelhos (vide JPB 61(1986)-42219 e JPB 61 (1986) — 42220, JP 61 011 634 A e US 5 146 294 A).

No método descrito no documento JPB 61(1986)-42220, são fornecidas duas células tendo, respectivamente, um trajecto longo e um trajecto curto, cujos comprimentos de trajecto são ajustados de modo a que a absorção da luz pelo 13C02 numa célula seja igual à absorção pelo 12C02 na outra célula. Os feixes de luz transmitidos através das duas células são guiados para meios espectrométricos, nos quais as intensidades da luz são medidas em comprimentos de onda, fornecendo, cada um deles, a sensibilidade máxima. De acordo com este método, a proporção de absorção da luz pode ser ajustada para "1" para a proporção da concentração de 13C02 para 12CC>2 em dióxido de carbono natural. Se a taxa de concentração for alterada, a proporção de absorção de luz também se altera, pela quantidade de uma alteração na 3 proporção da concentração. Deste modo, a alteração na proporção da concentração pode ser determinada pela medição de uma alteração na proporção da absorção da luz. (A) no entanto, o método de determinação da proporção da concentração, de acordo com os documentos referidos, apresenta as seguintes desvantagens.

As curvas de calibragem, para a determinação das concentrações de 12C02, deviam ser preparadas através de amostras gasosas, contendo, cada uma, uma concentração conhecida de 12C02.

Para preparar a curva de calibragem para a concentração de 12C02, as absorvências de 12C02 são medidas para concentrações diferentes de 12C02. As concentrações e as absorvências de 12C02 são traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, e a curva de calibragem é determinada pelo método dos minimos quadrados. A curva de calibragem da concentração de 13C02 é também preparada de acordo com a metodologia acima descrita.

Para determinar as concentrações, através da espectroscopia de infravermelhos, a preparação das curvas de calibragem parte do pressuposto que a relação entre a concentração e a absorvência está em conformidade com a Lei Beer-Lambert. No entanto, a Lei Beer-Lambert é, em si mesma, uma expressão aproximada. A verdadeira relação entre a concentração e a absorvência nem sempre está em conformidade com a Lei Beer-Lambert. Deste modo, nenhum dos dados traçados se enquadra perfeitamente na curva de calibragem. 4 A Fig. 1 é uma representação gráfica em que as proporções de concentração 13CC>2 para 12CC>2 são traçadas com vista às concentrações 12C02, tendo as concentrações 12C02 e 13C02 sido determinadas através de curvas de calibragem, preparadas a partir da medição de absorvências de amostras gasosas, contendo a mesma proporção da concentração (concentração 13CC>2/ concentração 12C02= 1,077%) mas concentrações diferentes de 12C02.

De acordo com o ilustrado na Fig.l, as proporções de concentração, determinadas para diferentes concentrações de 12C02, desviam-se da verdadeira proporção da concentração (1,077%), e formam uma curva ondulatória quando traçadas.

Apesar de ainda não ter sido elucidada a causa do desvio, este resulta supostamente de alterações nas caracteristicas espectroscópicas, como o coeficiente de reflexão, índice de refracção e difusão da luz na dependência da concentração 12C02, e das caracteristicas de erro do método de mínimos quadrados, aplicado para a preparação das curvas de calibragem.

Se a concentração de um gás componente for determinada sem correcção das caracteristicas associadas ao desvio, poderá ocorrer um erro crítico. (B) uma variedade de experiências revelou que, nos casos em que a espectrometria de infravermelhos é aplicada para medição da concentração de 13C02 ou proporção da concentração de 13C02 para 12C02 (referida futuramente como proporção da concentração "13C02), os resultados da 5 medição diferem da verdadeira concentração de 13CC>2 ou da proporção da concentração de 13CC>2, dependendo da concentração de oxigénio contida numa amostra gasosa. A Fig. 2 é uma representação gráfica em que as proporções da concentração 13CC>2 são traçadas de acordo com os conteúdos de oxigénio, tendo as proporções da concentração de 13CC>2 sido determinadas através da medição de amostras gasosas, contendo 13C02 diluído com oxigénio e azoto e tendo a mesma concentração de 13C02, mas concentrações de oxigénio diferentes. As proporções da concentração de 13C02 determinadas são normalizadas com base numa proporção da concentração de 13CC>2 para um conteúdo de oxigénio de 0%.

De acordo com o ilustrado na Fig.2, a proporção da concentração de 13CC>2 não é constante, mas varia dependendo da concentração de oxigénio. Se a concentração de 13CC>2 ou a proporção da concentração ljC02 de uma amostra gasosa contendo oxigénio for medida sem atenção a este facto, é evidente que uma medição irá divergir de um valor real. A Fig. 3 é uma representação gráfica ilustrativa da medição, na qual foram medidas amostras gasosas com proporções de concentração de 13C02 e sem conterem oxigénio. Na Fig.3, as proporções reais da concentração de 13C02, bem como as proporções das concentrações 13CC>2 medidas, são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente. As proporções da concentração de 13C02 são normalizadas de acordo com a proporção mínima da concentração de 13C02. 6 A Fig.4 é uma representação gráfica ilustrativa do resultado da medição, na qual foram medidas amostras gasosas com diferentes proporções de concentração de 13C02 e com várias concentrações de oxigénio (até 90%).

Na Fig.4, as proporções reais de concentração de 13C02 são normalizadas de acordo com a proporção mínima da concentração de 13C02.

Uma comparação dos resultados obtidos na Fig. 3 e Fig.4 indica que a relação entre a proporção real da concentração de 13C02 e a proporção da concentração de 13C02 medida na Fig.3 ronda a razão de 1:1 (ou o alcance da curva de ajuste na Fig.3 ronda a razão de 1), enquanto que a relação entre a proporção real da concentração de 13C02 e a proporção da concentração de 13C02 medida na Fig.4 ronda a razão de 1:0,3 (ou o alcance da curva de ajuste linear na Fig.4 ronda a razão de 0,3).

Assim, a medição da concentração de 13C02 ou da proporção da concentração de 13C02 é influenciada pela concentração de oxigénio contida numa amostra gasosa, cuja causa ainda não foi elucidada.

Se a concentração ou proporção da concentração de um gás componente for determinada sem se proceder a uma correcção da concentração de oxigénio, é de prever um resultado com erro crítico.

Dado que a concentração de C02, em particular a concentração de 13C02, é demasiado reduzida, torna-se necessária uma medição altamente sensível. Quando é aumentada a sensibilidade da medição, uma intensidade 7 medida da luz reage a alterações dos parâmetros do sistema de medição, isto é, a intensidade da luz de uma fonte de luz, a temperatura de um gás de amostra, a temperatura de uma célula em que o gás é introduzido, a sensibilidade de um fotodetector e afins. Assim, o valor medido poderá apresentar um erro causado por factores não relacionados com o gás de amostra.

Para resolver este problema, a medição inicia-se depois de estabilizado o sistema de medição, de uma forma que consome muito tempo. Este facto reduz a eficiência da operação e impossibilita satisfazer uma necessidade de medição de largas quantidades de amostras num curto espaço de tempo.

Para medição de uma amostra de respiração, a absorvência de 12C02 é medida e a concentração de 12C02 é determinada a partir da curva de calibragem para 12C02. A absorvência de 13C02 é medida e a concentração de 13C02 é igualmente calculada a partir da curva de calibragem de 13C02. A medição de outra amostra de respiração é levada a cabo da mesma maneira.

Se as concentrações de C02 das duas amostras de respiração referidas estiverem substancialmente ao mesmo nivel, os alcances das curvas de calibragem para 12C02 e 13C02, a ser usados na determinação da concentração, podem ser limitados. Deste modo, a precisão da medição poderá ser aumentada através do uso de alcances limitados de curvas de calibragem.

Divulgação da Invenção A presente invenção tem como objectivo fornecer um método de medição espectrométrica de um gás isotópico, aplicado 8 para determinação precisa da concentração ou proporção da concentração de um gás componente, numa amostra de teste gasosa, contendo uma pluralidade de gases componentes por meio da espectrometria, quando a amostra gasosa de teste é introduzida numa célula.

Para atingir o referido objectivo, a presente invenção proporciona um método de medição espectrométrica de um gás isotópico, descrito na reivindicação 1.

Neste método, podem ser medidas duas amostras de respiração, na condição de as concentrações de C02 estarem ao mesmo nivel, e, assim, ser limitado um alcance de uma curva de calibragem a ser usada. A precisão da medição poderá ser melhorada à medida que o alcance da curva de calibragem a usar se torna mais estreito. Assim, a precisão da medição poderá ser melhorada através da utilização de um alcance limitado da curva de calibragem.

No entanto, é descrito nas reivindicações 2 e 3 outro método de medição espectrométrica de um gás isotópico, de acordo com a presente invenção. Tal descrição baseia-se na premissa de que a primeira amostra gasosa é introduzida numa célula para medição da intensidade da luz e, após ser liberta pela célula, uma segunda amostra gasosa é introduzida na mesma célula para medição da intensidade da luz .

Os objectivos mencionados, bem como outros objectivos e caracteristicas da presente invenção, tornar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição com referência aos desenhos em anexo. 9

Breve Descrição dos Desenhos

Daqui por diante, a concentração de 12CC>2 é designada por "12Conc", a concentração de 13C02 é designada por "13Conc", a absorvência de 12C02 é designada por "12Abs" e a absorvência de 13C02 é designada por "13Abs". A Fig. 1 é uma representação gráfica em que as concentrações de 12Conc e as proporções das concentrações de 13Conc/12Conc são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente, tendo as concentrações de 12Conc e de 13Conc e as proporções das concentrações de 13Conc/12Conc sido determinadas através do uso de curvas de calibragem, preparadas com base nas medições das absorvências 12Abs e 13Abs dos gases componentes em amostras gasosas, contendo a mesma proporção da concentração de 13Conc/12Conc, mas concentrações diferentes dos gases componentes; A Fig. 2 é uma representação gráfica em que as proporções de concentração de 13C02 são traçadas em relação ao teor de oxigénio, tendo as proporções de concentração de 13C02 sido determinadas através da medição de amostras gasosas, contendo 13C02 diluído com oxigénio e azoto e tendo a mesma proporção da concentração de 13C02, mas concentrações diferentes de oxigénio, sendo as proporções de concentrações de 13C02 normalizadas com base numa proporção da concentração de 13C02 para um teor de oxigénio de 0%; A Fig. 3 é uma representação gráfica que ilustra o resultado da medição em que foram medidas as amostras gasosas, contendo diferentes proporções da concentração de 13C02 e não contendo oxigénio, em cuja representação gráfica as proporções de concentração de 13C02 reais e as proporções de concentração de 13C02 medidas são traçadas como abcissas 10 e ordenadas, respectivamente, e as proporções de concentração de 13C02 são normalizadas com base na proporção da concentração mínima de 13C02,- A Fig. 4 é uma representação gráfica que ilustra o resultado da medição, em que foram medidas amostras gasosas com diferentes proporções da concentração de 13C02 e contendo várias concentrações de oxigénio (até 90%), em cuja representação gráfica as proporções de concentração de 13C02 reais e as proporções de concentração de 13CC>2 medidas são marcadas como abcissa e ordenada, respectivamente, e as proporções de concentração de 13C02 são normalizadas com base na proporção da concentração mínima de 13CC>2; A Fig. 5 ilustra a aparência de um saco de recolha de amostra de respiração a ser conectado aos bocais de um aparelho para medição espectrométrica de um gás isotópico; A Fig. 6 é uma vista parcial que ilustra os tubos ligados a uma extremidade do saco de recolha de amostra de respiração; A Fig. 7 é um diagrama de blocos que ilustra a construção geral do aparelho espectrométrico; A Fig. 8 é uma vista em corte transversal que ilustra a construção de uma câmara da célula 11; A Fig. 9 é um diagrama de blocos que ilustra, de forma esquemática, um mecanismo para ajustar a temperatura da câmara da célula; 11

As Figs. 10A e 10B são uma vista em planta e uma vista lateral, respectivamente, de um injector de gás para injectar, de forma quantitativa, uma amostra gasosa; A Fig. 11 é um diagrama que ilustra um trajecto do fluxo de gás, através do qual passa um gás de referência limpo para limpar o trajecto do fluxo do gás e a câmara da célula do aparelho espectrométrico; A Fig. 12 é um diagrama que ilustra um trajecto do fluxo de gás, através do qual passa o gás de referência limpo, para limpar o trajecto do fluxo do gás e a câmara da célula do aparelho espectrométrico e para realizar uma medição de referência; A Fig. 13 é um diagrama que ilustra um estado em que um gás de base é sugado a partir de um saco de recolha de amostra de respiração, por meio do injector de gás 21, com o gás de referência impedido de fluir através da primeira e da segunda células de amostra 11a e 11b. A Fig. 14 é um diagrama que ilustra um trajecto do fluxo de gás a ser aplicado, quando o gás de base sugado no injector de gás 21 é mecanicamente empurrado para fora, a uma taxa constante, pelo injector de gás 21 para a medição da intensidade da luz pelos elementos de detecção 25a e 25b; A Fig. 15 é um diagrama que ilustra um estado em que um gás de amostra é sugado a partir do saco de recolha de amostra de respiração, por meio do injector de gás 21, com o gás de referência impedido de fluir através da primeira e segunda células de amostra 11a e 11b; 12 A Fig. 16 é um diagrama que ilustra um trajecto do fluxo de gás a ser utilizado, quando o gás de amostra sugado no injector de gás 21 é mecanicamente empurrado para fora, a uma taxa constante, pelo injector de gás 21 para a medição da intensidade da luz pelos elementos de detecção 25a e 25b; A Fig. 17A é uma representação gráfica em que as concentrações de 12C02 e as absorvências de 12C02 são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente, para a preparação de uma curva de calibragem, tendo as absorvências de 12C02 sido medidas em 20 pontos de medição numa gama de concentração de 12C02 de cerca de 0% a cerca de 6%; A Fig. 17B é uma representação gráfica, em que as concentrações de 12CC>2 e as absorvências de 12C02, em cinco pontos de dados numa gama de concentração de 12CC>2 relativamente estreita, em torno de uma concentração de 12C02, determinada pela utilização da curva de calibragem da Fig. 17a, são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente; A Fig. 18A é uma representação gráfica em que as concentrações de 13CC>2 e as absorvências de 13C02 são marcadas como abcissas e ordenadas, respectivamente, para a preparação de uma curva de calibragem, tendo as absorvências de 13CC>2 sido medidas em 20 pontos de medição, numa gama de concentração de 13C02 de cerca de 0,00% a cerca de 0,07%; A Fig. 18B é uma representação gráfica em que as concentrações de 13C02 e as absorvências de 13C02, em cinco 13 pontos de dados numa gama de concentração de 13CC>2 relativamente estreita, em torno de uma concentração de 13C02, determinada pela utilização da curva de calibragem da Fig. 18a, são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente; A Fig. 19 é uma representação gráfica em que as proporções de concentração de 13Conc/12Conc, traçadas como ordenadas, são normalizadas com base numa proporção da concentração de 13Conc/12Conc obtida quando 12Conc é 0,5%; A Fig. 20 é uma representação gráfica que ilustra a relação de 12Conc (traçada como abcissa) e a proporção da concentração de 13C02 13Conc/12Conc (marcada como ordenada) que foi determinada pela medição das concentrações de 12C02, 12Conc, e as concentrações de 13C02, 13Conc, das amostras gasosas. A Fig. 21 é uma representação gráfica que ilustra a relação de 12Conc (traçada como abcissa) com a proporção da concentração 13Conc/12Conc (traçada como ordenada) que foi determinada através da medição das concentrações de 12C02, 12Conc, e as concentrações de 13C02, 13Conc, das amostras gasosas, e através da correcção das proporções das concentrações 13Conc/12Conc obtidas; A Fig. 22 é uma representação gráfica que ilustra a relação de 12Conc (traçada como abcissa) com a proporção da concentração de 13Conc/12Conc (traçada como ordenada) que foi obtida pela determinação das concentrações de 12C02, 12Conc, e das concentrações de 13C02, 1'iConc, das amostras gasosas com base nas absorvências, medidas nas amostras 14 gasosas, utilizando as curvas de calibragem ilustradas nas Figs. 17A e 18A; A Fig. 23 é uma representação gráfica que ilustra a relação de 12Conc (traçada como abcissa) e a proporção da concentração de 13Conc/12Conc (traçada como ordenada) que foi obtida através da determinação das proporções das concentrações de 12C02, 12Conc, e as concentrações de 13C02, 13Conc, das amostras gasosas, primeiro com base nas curvas de calibragem ilustradas nas Figs. 17A e 18A e, depois, com base nas curvas de calibragem em gamas limitadas, ilustradas nas Figs. 17B e 18B; e A Fig. 24 é uma representação gráfica que ilustra o resultado da medição, em que foram medidas as amostras gasosas, tendo proporções de concentração de 13CC>2 diferentes e contendo várias concentrações de oxigénio (até 90%) e sendo as medições submetidas a um processo de correcção, de acordo com a presente invenção, em cuja representação gráfica as proporções de concentração reais de 13C02 e as proporções de concentração medidas de 13C02 são traçadas como abcissas e ordenadas, respectivamente, e as proporções de concentração de 13C02 são normalizadas com base na proporção da concentração minima de 13C02.

Melhor Modo de realizar a Invenção A forma de realização preferida da presente invenção será descrita a seguir com referência aos desenhos em anexo. A forma de realização é adaptada para o caso em que a concentração de 13C02 ou a proporção da concentração de 13Conc/12Conc numa amostra de respiração é determinada por espectrometria depois da administração de um fármaco de diagnóstico de ureia marcado com um isótopo 13C. 15 I. Teste de respiração

Antes do fármaco de diagnóstico de ureia ser administrado a um doente, é recolhida uma amostra da respiração do doente com um saco de recolha de amostra de respiração. 0 volume do saco de recolha de amostra de respiração pode ter a capacidade de cerca de 250 mL. Em seguida, o fármaco de diagnóstico de ureia é administrado ao doente e, depois de um período de 10 a 15 minutos, é colhida uma amostra da respiração do doente num saco de recolha de amostra de respiração, tal como no procedimento de recolha de amostra de respiração anterior. A Fig. 5 é uma vista, que ilustra a aparência do saco de recolha de amostra de respiração 1, a ser conectado aos bocais Ni e N2 de um aparelho para medir um gás isotópico por espectrometria. O saco de recolha de amostra de respiração 1 inclui uma câmara de recolha de amostra de respiração la para colher a amostra da respiração do doente, depois da administração do fármaco de diagnóstico de ureia, e uma câmara de recolha de amostra de respiração lb para colher a amostra da respiração do doente, antes da administração do fármaco de diagnóstico de ureia, sendo as câmaras de recolha de amostra de respiração la e lb moldadas de forma integrante e unidas uma à outra para formar um corpo único.

Um tubo 2a está ligado a uma extremidade da câmara de recolha de amostra de respiração la e um tubo 2b está ligado a uma extremidade da câmara de recolha de amostra de respiração lb. As extremidades inferiores 5a e 5b, das câmaras de recolha de amostra de respiração la e lb, estão encerradas. Os tubos 2a e 2b têm, cada um, duas funções, isto é, os tubos 2a e 2b servem, não apenas como portas de 16 expiração da respiração, das quais a respiração é expirada para dentro das câmaras de recolha de amostra la e lb, como também para introduzir as amostras de respiração das câmaras de recolha de amostra de respiração la e lb para dentro do aparelho de espectrometria, quando o saco de recolha de amostra está conectado aos bocais Νχ e N2 do aparelho.

Quando a amostra de respiração é colhida, um filtro cilíndrico (como um filtro de cigarro) 7a ou 7b é encaixado no tubo 2a ou 2b e, em seguida, a respiração é expirada para dentro do saco de recolha de amostra de respiração 1. Os filtros 7a e 7b são utilizados para remover a humidade da respiração.

Conforme o ilustrado na Fig. 6, são fornecidas válvulas anti-refluxo 3a e 3b nos tubos 2a e 2b, respectivamente, para impedir o refluxo da respiração expirada para dentro do saco de recolha de amostra de respiração.

Os tubos 2a e 2b têm, cada um deles, uma porção com um diâmetro interno mais pequeno (por exemplo, uma porção do diâmetro mais pequena 4a ou 4b) para gerar uma resistência à expiração da respiração. A resistência à expiração da respiração permite que o doente expire ar dos seus pulmões. Foi confirmado, empiricamente, que o ar expirado do pulmão de um doente proporciona uma concentração de C02 mais estável do que o ar presente na cavidade oral do doente.

Depois de completa a recolha da amostra da respiração, os filtros são removidos e os tubos 2a e 2b são inseridos nos bocais Ni e N2, respectivamente, do aparelho espectrométrico. Os bocais N2 e N2 têm diâmetros internos 17 diferentes e os tubos 2a e 2b têm diâmetros externos diferentes, correspondentes aos diâmetros internos dos bocais Νχ e N2. Isto evita que os tubos 2a e 2b sejam inseridos nos bocais Ni e N2 errados, evitando, deste modo, que as amostras de respiração obtidas antes e depois da administração do fármaco para diagnóstico de ureia sejam manipuladas erroneamente.

Os bocais Ni e N2 do aparelho de espectrometria têm projecções 6a e 6b, respectivamente, que estão adaptadas para desactivar a função das válvulas anti-refluxo 3a e 3b quando os tubos 2a e 2b são inseridos nos bocais Ni e N2.

Embora os diâmetros externos dos tubos 2a e 2b sejam feitos diferentes nesta forma de realização, quaisquer outras construções podem ser utilizadas para evitar o engano de conexão entre os tubos 2a e 2b e os bocais Ni e N2. Por exemplo, os tubos podem ter comprimentos diferentes e os bocais Ni e N2 do aparelho de espectrometria podem ter profundidades diferentes, correspondentes aos comprimentos dos tubos. Com esta construção, o tubo mais comprido dos tubos inseridos por engano num bocal tendo uma profundidade menor não se encaixa com perfeição no bocal. Deste modo, um utilizador nota a conexão errada dos tubos. Alternativamente, os tubos poderão ter cortes transversais diferentes, (por exemplo, cortes transversais redondos, rectangulares ou triangulares).

Depois da finalização da conexão do saco de recolha de amostra de respiração 1, o aparelho espectrométrico realiza o seguinte controlo automático. 18 II. Aparelho para medição espectrométrica de um gás isotópico A Fig. 7 é um diagrama de blocos que ilustra a construção geral do aparelho para medição espectrométrica de um gás isotópico. 0 saco de recolha de amostra de respiração é ajustado ao aparelho de modo a que uma câmara de recolha de amostra do mesmo, contendo a amostra de respiração depois da administração do fármaco (daqui por diante referida como o "gás de amostra"), e a outra câmara de recolha de amostra, contendo a amostra de respiração (daqui por diante referido como o "gás de base") antes da administração do fármaco, sejam conectadas aos bocais Ni e N2, respectivamente. 0 bocal Ni é conectado a uma porta de uma válvula de três vias Vj através de um tubo de resina transparente (daqui por diante referido como o "tubo") e o bocal N2 é conectado a uma porta de uma válvula de três vias V2 por meio de um tubo.

Um gás de referência (qualquer gás sem qualquer absorção num comprimento de onda para medição, por exemplo, o azoto) é fornecido através de um cilindro de gás para o aparelho. 0 gás de referência flui por um trajecto de fluxo dividido em dois trajectos. Um trajecto é conectado por meio de um medidor de circulação de fluido Mi a uma célula de referência 11c. 0 outro trajecto é conectado, através de um medidor de circulação de fluido M2, a uma porta de uma válvula de três vias V3. 0 gás de referência flui para dentro da célula de referência 11c e é descarregado a partir desse ponto. 19

As outras portas da válvula de três vias V3 são conectadas a uma outra porta da válvula de três vias Vi e a uma primeira célula de amostra 11a, para medir uma absorvência de 12C02. As outras portas da válvula de três vias V2 estão conectadas à primeira célula de amostra 11a, por meio de uma válvula de duas vias V4( e à outra porta da válvula de três vias V1.

Um injector de gás 21 (volume: 60 cc) é interposto entre a válvula de três vias V3 e a primeira célula de amostra 11a, para injectar quantitativamente o gás de amostra ou o gás de base. O injector de gás 21 é um dispositivo semelhante a uma seringa tendo um êmbolo e um cilindro. O êmbolo é accionado pela cooperação de um motor, estando um parafuso conectado ao motor e uma porca fixa ao êmbolo (que será descrita mais adiante).

Conforme ilustrado na Fig. 7, uma câmara da célula 11 tem a primeira célula de amostra 11a, com um comprimento mais pequeno para ai medir uma absorvência de 12C02, uma segunda célula de amostra 11b, com um comprimento maior para ai medir uma absorvência de 13C02, e a célula de referência 11c através da qual passa o gás de referência. A primeira célula de amostra 11a comunica com a segunda célula de amostra 11b. O gás de amostra ou o gás de base é introduzido na primeira célula de amostra 11a e, de seguida, para dentro da segunda célula de amostra 11b, sendo descarregado a partir desse ponto. O gás de referência é introduzido na célula de referência 11c, sendo, de seguida, descarregado a partir desse mesmo ponto. Especificamente, a primeira e segunda células de amostra 11a e 11b têm comprimentos de 13 mm e 250 mm 20 respectivamente, e a célula de referência 11c tem um comprimento de 236 mm.

Um tubo de descarga, que se estende a partir da segunda célula de amostra 11b, é provido de um sensor de O2 18. Tão úteis quanto o sensor de O2 18, encontram-se disponíveis no mercado sensores de oxigénio, tais como um sensor de gás de electrólito sólido (por exemplo, um sensor de zircónio) e um sensor de gás electroquímico (por ex., um sensor de célula galvânica).

Um símbolo de referência L indica uma fonte de luz infravermelha tendo duas guias de onda 23a e 23b, para guiar os raios infravermelhos para irradiação. A geração dos raios infravermelhos pode ser conseguida de qualquer modo. Por exemplo, pode-se utilizar um aquecedor de cerâmica (temperatura de superfície: 450°C) e outros semelhantes. A fonte de luz infravermelha L é provida, de forma adjacente, de um interruptor rotativo 22 para bloquear periodicamente os raios infravermelhos. Os raios infravermelhos emitidos da fonte de luz infravermelha L são transmitidos para a primeira célula de amostra 11a e célula de referência 11c, através de um primeiro trajecto de luz, e para a segunda célula de amostra 11b, através de um segundo trajecto de luz (Ver a Fig. 8).

Um símbolo de referência D indica um detector de infravermelhos para detectar os raios infravermelhos transmitidos através das células. O detector de infravermelhos D tem um primeiro filtro de comprimento de onda 24a e um primeiro elemento de detecção 25a, dispostos no primeiro trajecto de luz, e um segundo filtro de 21 comprimento de onda 24b, bem como um segundo elemento de detecção 25b, dispostos no segundo trajecto de luz. 0 primeiro filtro de comprimento de onda 24a (largura de banda: cerca de 20 nm) deixa passar um raio infravermelho com um comprimento de onda de cerca de 4.280 nm, para ser utilizado na medição de uma absorvência de 12C02. O segundo filtro de comprimento de onda 24b (largura de banda: cerca de 50 nm) deixa passar um raio infravermelho com um comprimento de onda de cerca de 4.412 nm, para ser utilizado na medição de uma absorvência de 13C02. Sendo tão úteis quanto o primeiro e o segundo elementos de detecção 25 a e 25b, podem ser utilizados quaisquer elementos capazes de detectar raios infravermelhos. Por exemplo, pode-se utilizar um sensor de infravermelhos de material semicondutor, tal como o PbSe. O primeiro filtro de comprimento de onda 24a e o primeiro elemento de detecção 25a estão acondicionados numa embalagem 26a cheia com um gás inerte, como o Ar. Do mesmo modo, o segundo filtro de comprimento de onda 24b e o segundo elemento de detecção 25b estão acondicionados numa embalagem 26b cheia com um gás inerte. O detector de infravermelhos D é mantido, na sua totalidade, a uma temperatura constante (25°C) por meio de um aquecedor e de um elemento Peltier. As temperaturas internas das embalagens 26a e 26b são mantidas a 0°C por meio de um elemento Peltier. A câmara da célula 11 é formada por aço inoxidável, sendo vertical e lateralmente acoplada entre placas de metal (por exemplo, placas de latão) 12. Um aquecedor 13 é instalado 22 nas faces superior, inferior e laterais da câmara da célula. A câmara da célula 11 é vedada com os isolantes 14, tais como a espuma de poliestireno, com o aquecedor 13 interposto entre os mesmos. Embora não ilustrado, a câmara da célula 11 está provida de um sensor de temperatura (por exemplo, um sensor de temperatura em platina) para medir a temperatura da câmara da célula 11. A câmara da célula 11 tem dois níveis. A primeira célula de amostra 11a e a célula de referência 11c estão dispostas num nível e a segunda célula de amostra 11b está disposta no outro nível. 0 primeiro trajecto de luz estende-se através da primeira célula de amostra 11a e a célula de referência 11c, que estão dispostas em série, e o segundo trajecto de luz estende-se através da segunda célula de amostra b. Os símbolos de referência 15, 16 e 17 indicam janelas de transmissão de safira, através das quais são transmitidos os raios infravermelhos. A Fig. 9 é um diagrama de blocos que ilustra um mecanismo de ajuste da temperatura da câmara da célula 11. 0 mecanismo de ajuste de temperatura é constituído pelo sensor de temperatura 32 contido na câmara da célula 11, um substrato de ajuste de temperatura 31 e o aquecedor 13. A temperatura do substrato de ajuste de temperatura 31 pode ser ajustado de qualquer modo. Por exemplo, o ajuste da temperatura pode ser conseguido, alterando o factor de marcha de uma corrente de impulso, que flúi através do aquecedor 13, com base num sinal de medição de temperatura do sensor de temperatura 32. O aquecedor 13 é controlado com base neste método de ajuste de temperatura de modo a 23 manter a câmara da célula 11 a uma temperatura constante (40°C) .

As Figs. 10A e 10B são uma vista em planta e uma vista lateral, respectivamente, do injector de gás 21 para injectar, quantitativamente, uma amostra gasosa. 0 injector de gás 21 inclui um cilindro 21b, disposto sobre uma base 21a, um êmbolo 21c inserido no cilindro 21c, e uma porca móvel 21d conectada ao êmbolo 21c, um sem-fim de alimentação 21e roscado em malha com a porca 21d e um motor 21f para fazer girar o sem-fim 21e, os quais estão dispostos abaixo da base 21a. 0 motor 21f é controlado para rotação para frente e para trás por um circuito de accionamento não ilustrado. À medida que o sem-fim 21e é girado pela rotação do motor 21f, a porca 21d move-se para frente ou para trás, dependendo da direcção rotacional do sem-fim 21e. 0 êmbolo 21c avança na direcção de uma posição indicada por uma linha tracejada na Fig. 10A. Deste modo, o injector de gás 21 pode ser controlado, de forma flexível, para introduzir e extrair a amostra gasosa para o cilindro 21b ou a partir do mesmo.

Illa. Procedimento de medição 1

Este procedimento de medição, não sendo parte constituinte da invenção, inclui a medição do gás de referência, a medição do gás de base, a medição do gás de referência, a medição do gás de amostra e a medição do gás de referência, que devem ser realizadas nesta ordem. Alternativamente, a medição do gás de base, a medição do gás de referência e a medição do gás de base e a medição do gás de amostra, a 24 medição do gás de referência e a medição do gás de amostra são realizadas duas vezes, cada uma, sendo reduzida a eficiência da operação. Podem ser realizadas nesta ordem. Neste último caso, a medição do gás de base e a medição do gás de amostra são, cada uma delas, realizadas duas vezes e, deste modo, a eficiência operacional é reduzida. 0 procedimento de medição anterior, que é mais eficiente, será descrito a seguir.

Durante a medição, o gás de referência flui, constantemente, através da célula de referência 11c, sendo o caudal do mesmo sempre mantido constante pelo medidor de circulação de fluido Mi. IIIa-1. Medição de referência

Conforme ilustrado na Fig. 11, o gás de referência limpo passa através de um trajecto do fluxo de gás e da câmara da célula 11 do aparelho espectrométrico, a uma taxa de 200 mL/minuto durante cerca de 15 segundos, para limpar o trajecto do fluxo de gás e a câmara da célula 11.

Conforme ilustrado na Fig. 12, por sua vez, o trajecto do fluxo de gás é alterado e, depois, o gás de referência passa através do mesmo para limpar o trajecto do fluxo de gás e a câmara da célula 11. Depois de um período de cerca de 30 segundos, é medida a intensidade da luz por meio dos elementos de detecção 25a e 25b.

As absorvências são calculadas com base na medição de referência. 25 A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e pelo segundo elementos 25a e 25b é representada por 12Ri e 13Ri, respectivamente. IIIa-2. Medição do gás de base 0 gás de base é sugado para dentro do injector de gás 21, a partir do saco de recolha de amostra de respiração, com o gás de referência impedido de fluir através da primeira e da segunda células de amostra 11a e 11b (ver a Fig. 13).

Em seguida, o gás de base é mecanicamente empurrado para fora a uma taxa constante (60 mL/minuto) pelo injector de gás 21, conforme ilustrado na Fig. 14 e, ao mesmo tempo, a intensidade da luz é medida por meio dos elementos de detecção 25a e 25b. A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e pelo segundo elementos 25a e 25b é representada por 12B e 13B, respectivamente. IIIa-3. Medição de referência A limpeza do trajecto do fluxo de gás e das células e a medição da intensidade da luz no gás de referência são novamente realizadas ver as Figs. 11 e 12). A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e segundo elementos 25a e 25b é representada por 12R2 e 13R2, respectivamente. IIIa-4. Medição do gás de amostra A amostra de gás é sugada para dentro do injector de gás 21, a partir do saco de recolha de amostra de respiração, com o gás de referência impedido de fluir através da 26 primeira e da segunda células de amostra 11a e 11b (ver a Fig. 15).

Em seguida, o gás de amostra é mecanicamente empurrado para fora a uma taxa constante (60 mL/minuto) pelo injector de gás 21, conforme ilustrado na Fig. 16 e, ao mesmo tempo, a intensidade da luz é medida por meio dos elementos de detecção 25a e 25b. A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12S e 13S, respectivamente. IIIa-5. Medição de referência A limpeza do trajecto do fluxo de gás e das células, bem como a medição da intensidade da luz no gás de referência, são novamente realizadas (ver as Figs. 11 e 12). A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e pelo segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12R.3 e 13R3, respectivamente.

Illb. Procedimento de medição 2

No procedimento de medição 1, as concentrações de CO2 do gás de base e do gás de amostra não estão ajustadas ao mesmo nivel.

Se o gás de base e o gás de amostra estiverem ao mesmo nivel de concentração de C02, podem ser estreitadas as gamas das curvas de calibragem de 12C02 e 13C02, a utilizar para a determinação das concentrações. Quando se utiliza gamas limitadas das curvas de calibragem, a precisão da medição pode ser aumentada. 27

De acordo a invenção, no procedimento de medição 2, as concentrações de CO2 do gás de base e do gás de amostra são substancialmente ajustadas para 0 mesmo nível. Em primeiro lugar, as concentrações de CO2 do gás de base e do gás de amostra são medidas numa medição preliminar. Se a concentração de C02 do gás de base, obtida na medição preliminar for superior à concentração de CO2 do gás de amostra, obtida na medição preliminar, o gás de base é diluído a um nível de concentração de C02, equivalente ao do gás de amostra, e a medição da concentração é realizada no gás de base e, depois, no gás de amostra numa medição principal.

Se a concentração de CO2 do gás de base, obtida na medição preliminar, for inferior à concentração de CO2 do gás de amostra, obtida na medição preliminar, a concentração de CO2 do gás de base é medida na medição principal. 0 gás de amostra é diluído a um nível de concentração de CO2 equivalente ao do gás de base e, depois, a concentração de CO2 deste é medida. 0 procedimento de medição 2 inclui a medição preliminar do gás de base, a medição preliminar do gás de amostra, a medição do gás de referência, a medição do gás de base, a medição do gás de referência, a medição do gás de amostra e a medição do gás de referência, que são realizadas nesta ordem. IIIb-1. Medição preliminar do gás de base 0 gás de referência limpo é passado pelo trajecto do fluxo de gás e câmara da célula 11 do aparelho espectrométrico, para limpar o trajecto do fluxo de gás e câmara da célula 28 11, sendo simultaneamente medida uma intensidade de luz de referência.

Por sua vez, o gás de base é sugado para dentro do injector de gás 21 do saco de recolha de amostra de respiração, sendo depois mecanicamente expelido a um caudal constante através do injector de gás 21. Nesta altura, a intensidade da luz transmitida, através do gás de base, é medida por meio do elemento de detecção 25a, para determinar uma absorvência, e a concentração de C02 do gás de base é determinada com base na absorvência, utilizando uma curva de calibragem. IIIb-2. Medição preliminar do gás de amostra 0 gás de referência limpo passa pelo trajecto do fluxo de gás e câmara da célula 11 do aparelho espectrométrico, para limpar o trajecto do fluxo de gás e câmara da célula 11, sendo simultaneamente medida uma intensidade de luz de referência.

Por sua vez, o gás de amostra é sugado para o interior do injector de gás 21 a partir do saco de recolha de amostra de respiração, sendo depois mecanicamente expelido a um caudal constante, por meio do injector de gás 21. Nesta etapa, a intensidade da luz transmitida, através do gás de amostra, é medida por meio do elemento de detecção 25a para determinar uma absorvência, e a concentração de C02 do gás de amostra é determinada com base na absorvência, utilizando a curva de calibragem. IIIb-3. Medição de referência 0 trajecto do fluxo de gás é alterado e, depois, o gás de referência passa através do mesmo para limpar o trajecto do 29 fluxo de gás e a câmara da célula 11. Após um período de 30 segundos, a intensidade da luz é medida por meio dos elementos de detecção 25a e 25b. A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12R2 e 13Ri, respectivamente. IIIb-4. Medição do gás de base A concentração de C02 do gás de base, obtida pelo primeiro elemento de detecção 25a em "mb-l. Medição preliminar do gás de base", é comparada com a concentração de C02 do gás de amostra obtida pelo primeiro elemento de detecção 25a em "IIIb-2. Medição preliminar do gás de amostra". Se a concentração de C02 do gás de base for superior à concentração de C02 do gás de amostra, o gás de base é diluído com o gás de referência no injector de gás 21 para um nível de concentração de C02, equivalente ao do gás de amostra e, depois, é realizada a medição da intensidade da luz no gás de base assim diluído.

Uma vez que as concentrações de C02 das duas amostras de respiração são substancialmente ajustadas para o mesmo nível por meio de diluição, podem ser estreitadas as gamas das curvas de calibragem de 12C02 e 13C02 a ser utilizadas.

Deve-se observar que o procedimento de medição 2 desta forma de realização é caracterizado pelo facto das concentrações de C02 das duas amostras de respiração serem substancialmente ajustadas para o mesmo nível e não exigindo necessariamente que se utilize uma etapa para manter a concentração de C02 a um nível constante, conforme descrito no documento JPB 4(1992)-124141. A utilização de 30 gamas limitadas de curvas de calibragem pode ser conseguida, simplesmente, ajustando as concentrações de C02 do gás de base e do gás de amostra substancialmente para o mesmo nível. Uma vez que as concentrações do gás de base e do gás de amostra variam numa gama de 1% a 5% em medição real, é muito difícil manter as concentrações de C02 sempre a um nível constante.

Se a concentração de C02 do gás de base for inferior à concentração de C02 do gás de amostra, o gás de base não é diluído e a medição é realizada no gás de base. O gás de base é empurrado, mecanicamente, para fora a um caudal constante pelo injector de gás 21 e a intensidade da luz é medida por meio dos elementos de detecção 25a e 25b. A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12B e 13B, respectivamente. IIIb-5. Medição de referência A limpeza do trajecto do fluxo de gás e das células e a medição da intensidade da luz no gás de referência é realizada de novo. A intensidade da luz assim obtida pelo primeiro e pelo segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12R2 e 13R2, respectivamente. IIIb-6. Medição do gás de amostra

Se o gás de base for diluído em "IIIb-4. Medição do gás de base", o gás de amostra é sugado do saco de recolha de amostra de respiração e, depois, é empurrado, 31 mecanicamente, para fora a um caudal constante pelo injector de gás 21. Nesta altura, a intensidade da luz é medida por meio dos elementos de detecção 25a e 25b.

Se o gás de base não for diluído em "IIIb-4. Medição do gás de base", o gás de amostra é diluído com o gás de referência para um nível de concentração de CO2 equivalente ao do gás de base no injector de gás 21 e, depois, a intensidade da luz transmitida através do gás de amostra é medida por meio dos elementos de detecção 25a e 25b. A intensidade da luz assim obtida pelos primeiro e segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12S e 13S, respectivamente. III- 7. Medição de referência A limpeza do trajecto do fluxo de gás e das células e a medição da intensidade da luz no gás de referência são realizadas de novo. A intensidade de luz assim obtida pelo primeiro e pelo segundo elementos de detecção 25a e 25b é representada por 12R3 e 13R3, respectivamente. IV. Processamento dos dados IV- 1. Cálculo das absorvências do gás de base

As absorvências 12Abs (B) e 13Abs (B) de 12C02 e 13C02 no gás de base são calculadas com base na intensidade da luz transmitida 12Ri, 13Ri, 12R2 e 13R2 para o gás de referência e a intensidade da luz transmitida 12B e 13B para 0 gás de base obtido no procedimento de medição 1 ou no procedimento de medição 2. 32 A absorvência 12Abs (B) de 12C02 é calculada por meio da seguinte equação: 12Abs (B) =-log [2.12B/ (12Ri+12R2) ] A absorvência 13Abs (B) de 13C02 é calculada por meio da seguinte equação: 13Abs (B) =-log [2.13b/ (13Ri+13r2) ]

Uma vez que o cálculo das absorvências tem por base a intensidade da luz obtida na medição do gás de base e as médias (12Ri + 12R2)/2 e (13Ri + 13R2)/2 da intensidade da luz, obtidas nas medições de referência realizadas antes e depois da medição do gás de base, pode ser eliminada a influência de um deslocamento (uma influência relacionada com o tempo sobre a medição). Deste modo, quando o aparelho é ligado, não há necessidade de esperar até que o aparelho atinja um equilíbrio térmico (de um modo geral, leva várias horas).

Quando se utiliza o procedimento de medição do gás de base, a medição do gás de referência e a medição do gás de base e a medição do gás de amostra, a medição do gás de referência e a medição do gás de amostra, conforme descrito no início de "Illa", a absorvência 12Abs (B) de 12C02 no gás de base é calculada por meio da seguinte equação: 12Abs (Β) =-log [ (12Bi+12B2) /2.12R] e a absorvência 13Abs(B) de 13C02 é calculada por meio da seguinte equação: 33 13Abs(B) =-log [ (13Bi+13B2)/2.13R] em que 12R e 13R são a intensidade da luz transmitida para o gás de referência, 12Bi e 13Bi são a intensidade da luz transmitida para o gás de base, obtida antes da medição do gás de referência, e 12B2 e 13B2 são a intensidade da luz transmitida para o gás de base, obtida depois da medição do gás de referência. IV-2. Cálculo das absorvências do gás de amostra As absorvências 12Abs(S) e 13Abs(S) de 12C02 e 13C02 no gás de amostra são calculadas com base na intensidade da luz transmitida 12R2, 13R2, 12R3 e 13R3 para o gás de referência e a intensidade da luz transmitida 12S e 13S para o gás de base, obtido no procedimento de medição 1 ou no procedimento de medição 2. A absorvência 12Abs(S) de 12C02 é calculada através da seguinte equação: 12Abs(S)=-log [2.12S/(12R2+12R3)] A absorvência 13Abs(S) de 13C02 é calculada por meio da seguinte equação: 13Abs(S)=-log [2.13S/ (13R2+13R3) ]

Uma vez que o cálculo das absorvências tem por base a intensidade da luz obtida na medição do gás de amostra e as médias da intensidade da luz, obtidas nas medições de referência realizadas antes e depois da medição do gás de amostra, a influência de um deslocamento pode ser eliminada. 34

Quando se utiliza o procedimento de medição do gás de base, a medição do gás de referência e a medição do gás de base e a medição do gás de amostra, a medição do gás de referência e a medição do gás de amostra conforme descrito no inicio de "Illa", a absorvência 12Abs(S) de 12C02 no gás de amostra é calculada por meio da seguinte equação: 12Abs (S) =-log [ (12Si+12S2) /2.12R] e a absorvência 13Abs(S) de 13C02 é calculada por meio da seguinte equação: 13Abs (S) =-log [ (13Si+13S2) /2.13R] em que 12R e 13R são a intensidade da luz transmitida para o gás de referência, 12Si e 13Si são a intensidade da luz transmitida para o gás de amostra obtida antes da medição do gás de referência e 12S2 e 13S2 são a intensidade da luz transmitida para o gás de amostra obtida depois da medição do gás de referência. IV-3. Cálculo das concentrações A concentração de 12C02 e a concentração de 13C02 são calculadas, utilizando as curvas de calibragem.

As curvas de calibragem para 12C02 e 13C02 são preparadas com base na medição realizada utilizando amostras gasosas de concentrações de 12C02 conhecidas e amostras gasosas de concentrações de 13C02 conhecidas, respectivamente.

Para a preparação da curva de calibragem para 12C02, são medidas as absorvências de 12C02 para concentrações diferentes de 12C02 numa gama de cerca de 0% a cerca de 6%. 35

As concentrações de 12C02 e as absorvências de 12C02 são traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, e a curva é determinada por meio do método dos mínimos quadrados. Uma curva quadrática aproximada, que inclui erros relativamente pequenos, é utilizada como a curva de calibragem nesta forma de realização.

Para a preparação da curva de calibragem para 1JC02, são medidas as absorvências de 13CC>2 para concentrações diferentes de 13CC>2 numa gama de 0,00% a cerca de 0,07%. As concentrações de 13C02 e as absorvências de 13C02 são traçadas como abcissa e coordenada vertical, respectivamente, e a curva é determinada por meio do método dos mínimos quadrados. Uma curva quadrática aproximada, que inclui erros relativamente pequenos, é utilizada como a curva de calibragem nesta forma de realização.

Estritamente falando, a absorvência de 13C02 determinada pela medição individual de gases que contêm, respectivamente, 12C02 e 13C02 pode ser diferente da absorvência de 13C02 determinada através da medição do gás que contém tanto 12C02 como 13C02. Isto deve-se ao facto de cada um dos filtros do comprimento de onda ter uma largura de banda, e o espectro de absorção de 12C02 sobrepor-se, parcialmente, ao espectro de absorção de 13CC>2. Uma vez que os gases que contêm tanto 12C02 como 13C02 devem ser medidos neste método de medição, a sobreposição destes espectros deverá ser corrigida para a preparação das curvas de calibragem. As curvas de calibragem a serem utilizadas nestas medições são submetidas à correcção da sobreposição dos espectros de absorção. 36

Para a preparação da curva de calibragem para a concentração de 12C02, são medidas as absorvências de 12CC>2 de 20 concentrações diferentes de 12C02, numa gama de cerca de 0% a cerca de 6%. As concentrações de 12C02 e as absorvências de 13CC>2 são traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, conforme ilustrado na Fig. 17A. A curva, que passa através dos respectivos pontos de dados, é determinada pelo método dos mínimos quadrados. Uma curva quadrática aproximada inclui o erro menor. Deste modo, a curva quadrática aproximada é utilizada como a curva de calibragem do 12C02 nesta forma de realização.

Por sua vez, são seleccionados cinco pontos de dados, os quais ficam localizados em torno da concentração de 12C02 do gás de base determinado anteriormente a partir da curva de calibragem de 12C02. Os cinco pontos de dados enquadram-se numa gama de concentração de 1,5% que responde por 25% de toda a gama de concentração (6%) da curva de calibragem ilustrada na Fig. 17A. Em seguida, os dados incluídos na gama de concentração limitada são utilizados para a preparação de uma nova curva de calibragem (ver a Fig. 17B) . Confirma-se que a preparação da curva de calibragem numa gama de dados limitada melhora a conformidade dos dados com a curva aproximada, reduzindo, deste modo, de forma extraordinária, os erros associados com a preparação da curva de calibragem. A concentração de 12C02 do gás de base é determinada com base na absorvência 12Abs (B) do gás de base utilizando a nova curva de calibragem de 12C02. A concentração de 12C02 do gás de amostra é determinada da mesma maneira. 37

Para a preparação da curva de calibragem da concentração de 13C02, são medidas as absorvências de 13C02 para 20 concentrações diferentes de 13C02, numa gama de cerca de 0,00% a cerca de 0,07%. As concentrações de 13C02 e as absorvências de 13C02 são traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, conforme ilustrado na Fig. 18A. A curva, que passa através dos respectivos pontos de dados, é determinada pelo método dos mínimos quadrados. Uma curva quadrática aproximada inclui o erro menor. Deste modo, a curva quadrática aproximada é utilizada como a curva de calibragem do 13C02 nesta forma de realização.

Por sua vez, são seleccionados cinco pontos de dados, localizados em torno da concentração de 13C02 do gás de base determinado anteriormente com base na curva de calibragem de 13C02. Os cinco pontos de dados enquadram-se numa gama de concentração de 0,015% que responde por cerca de 1/4 de toda a gama de concentração (0,07%) da curva de calibragem ilustrada na Fig. 18A. Em seguida, os dados na gama de concentração limitada são utilizados para a preparação de uma nova curva de calibragem (ver a Fig. 18B). Confirma-se que a preparação da curva de calibragem numa gama de dados limitada melhora a conformidade dos dados com a curva aproximada, reduzindo, deste modo, de forma extraordinária, os erros associados com a preparação da curva de calibragem. A concentração de 13C02 do gás de base é determinada com base na absorvência 13Abs (B) do gás de base utilizando a nova curva de calibragem do 13C02. A concentração de 13C02 do gás de amostra é determinada da mesma maneira. 38 A concentração de 12CC>2 e a concentração de 13CC>2 do gás de base são representadas por 12Conc(B) e 13Conc(B), respectivamente. A concentração de 12C02 e a concentração de 13C02 do gás de amostra são representadas por 12Conc(S) e 13Conc(S), respectivamente. IV-4. Cálculo das proporções de concentração A proporção da concentração de 13C02 para 12C02 é determinada. As proporções 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 proporções de concentração no gás de base e no gás de amostra podem ser definidas como 13Conc (B)/12Conc (B)+13Conc (B) e l2Conc (S)/12Conc (S)+13Conc (S), respectivamente. Uma vez que a concentração de 12CC>2 é muito maior do que a concentração de 13C02, as proporções de concentração expressas anterior- e futuramente são, substancialmente, as mesmas. IV-5a. Correcção das proporções de concentração Conforme descrito em "ANTECEDENTES DA TÉCNICA", as proporções de concentração obtidas da maneira acima mencionada desviam-se das concentrações reais, dependendo da concentração de 12CC>2.

Embora a causa do desvio ainda não tenha sido elucidada, o desvio resulta supostamente das alteração nas caracteristicas espectroscópicas, tais como o coeficiente de reflexão, o índice de refracção e a difusão da luz, na dependência da concentração de 12C02 e das caracteristicas dos erros do método dos mínimos quadrados utilizado para a preparação das curvas de calibragem. 39

Se a proporção da concentração for determinada sem a correcção do desvio, pode ocorrer num erro critico. Deste modo, são medidas as absorvências 12Abs e 13Abs de 12C02 e 13C02 em amostras gasosas contendo a mesma proporção da concentração, mas concentrações de 12C02 diferentes e as concentrações de 13C02 e 12C02 e as proporções de concentração de 13C02 das amostras gasosas são determinadas, utilizando as curvas de calibragem. Em seguida, as concentrações de 12C02, 12Conc, e as proporções de concentração 13 Conc/12Conc são traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente. 0 resultado está ilustrado na Fig. 1.

As proporções de concentração traçadas como ordenadas no gráfico da Fig. 1 não estão normalizadas. As proporções de concentração podem ser normalizadas para facilitar o processamento dos dados. A Fig. 19 ilustra um gráfico obtido por meio da normalização das proporções de concentração, em que uma proporção da concentração numa amostra gasosa com a concentração de C02 mais baixa é considerada como "1". (As proporções de concentração normalizadas desta maneira são, daqui por diante, referidas como "proporções de concentração normalizadas"). A fim de se obter uma curva aproximada que acomode estes dados marcados, utiliza-se o método dos mínimos quadrados para a aproximação dos dados. É sabido, em termos empíricos, que uma função do quarto grau, expressa através da seguinte equação (1) , proporciona a curva aproximada mais precisa. 40 F(x) = ax4 + bx3 + cx2 + dx + e .....(1) em que F é uma proporção da concentração normalizada, a até d são coeficientes, e é uma constante e x é uma concentração de 12C02. Deste modo, a função de quarta ordem (1) é utilizada como uma equação de correcção. Alternativamente, pode-se utilizar uma função spline.

As proporções de concentração de 13C02/12C02 normalizadas são calculadas por meio da equação de correcção (1) com base nas concentrações de 12C02, 12Conc (B) e 12Conc(S), nas amostras de respiração do doente. Depois, as proporções de concentração de 13Conc(B)/12Conc(B) e 13Conc (S)/12Conc (S) do gás de base e do gás de amostra, obtidas na medição, são respectivamente divididas pelas proporções de concentração normalizadas calculadas por meio da equação de correcção (1) . Deste modo, as proporções de concentração corrigidas são obtidas como se segue:

Proporção da concentração corrigida =13Conc (B) / [12Conc (B) . F (12Conc (B)) ]

Proporção da concentração corrigida =13Conc (S) / [12Conc (S) .F(12Conc(S)) ] IV-5b. Correcção das proporções de concentração As proporções de concentração de 13C02 do gás de base e do gás de amostra são submetidas a uma correcção da concentração de oxigénio de acordo com a presente invenção.

As proporções de concentração de 13C02 são corrigidas, utilizando um gráfico (Fig. 2), no qual as medições da 41 proporção da concentração do 13CC>2 estão traçadas em termos de teor de oxigénio das amostras gasosas.

Mais especificamente, as proporções de concentração de 13C02 normalizadas são obtidas por meio do gráfico ilustrado na Fig. 2, com base nas concentrações de oxigénio das amostras de respiração, que são medidas por meio do sensor de 02. Depois, as proporções de concentração de 13C02 do gás de base e do gás de amostra são divididas, respectivamente, pelas concentrações de 13C02 normalizadas. Deste modo, dependendo das concentrações de oxigénio, pode-se obter as proporções de concentração de 13C02 corrigidas.

IV-6. Determinação da mudança em 13C É calculada uma diferença em 13C entre o gás de amostra e o gás de base por meio da seguinte equação: A13C = [Proporção da concentração do gás de amostra -Proporção da concentração do gás de base] x 103 / [Proporção da concentração do gás de base] (Unidade: por milhão) V. Modificação A presente invenção não se limita à forma de realização acima descrita. Na forma de realização acima mencionada, são determinadas as concentrações de 12C02 e 13C02 do gás de base e do gás de amostra, depois são calculadas as proporções de concentração das mesmas e as proporções de concentração são submetidas à correcção de concentração de oxigénio. Alternativamente, as proporções de concentração podem ser determinadas depois que as concentrações de 12co2 e 13C02 do gás de base e do gás de amostra serem determinadas e as concentrações de 12C02 e 13C02 serem 42 corrigidas por meio da correcção da concentração de oxigénio. VI. Experiências VI-1.

As absorvências de amostras gasosas contendo, respectivamente, 12CC>2 em concentrações 12Conc de 1%, 2%, 3%, 4%, 5% e 6% com uma proporção da concentração de 13Conc/12Conc de 1,077% foram medidas de acordo com o método de medição espectrométrica de um gás isotópico. As concentrações de 12C02, as concentrações de12Conc e 13C02, e concentrações de 13Conc das amostras gasosas foram determinadas com base nas absorvências medidas utilizando as curvas de calibragem. As concentrações de 12C02, 12Conc, e as proporções de concentração 13Conc/12Conc foram traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, conforme ilustrado na Fig. 20.

Os valores máximo e mínimo das proporções de concentração 13Conc/12Conc foram de 1,083% e 1,076%, respectivamente, e a diferença entre estes foi de 0,007%.

Por sua vez, as proporções de concentração 13Conc/12Conc foram corrigidas utilizando a equação de correcção (1), proporcionando, deste modo, uma curva menos ondulante conforme ilustrado na Fig. 21. Na Fig. 21, os valores máximo e mínimo das proporções de concentração 13Conc/12Conc foram de 1,078% e 1,076%, respectivamente, e a diferença entre estes foi de 0,0015%.

Deste modo, a correcção com a equação de correcção (1) reduziu, de forma extraordinária, a variação na proporção da concentração 13Conc/12Conc. 43 VI-2 .

As absorvências de amostras gasosas contendo, respectivamente, 12C02 em concentrações 12Conc de 1%, 2%, 3%, 4%, 5% e 6% com uma proporção da concentração de 13Conc/12Conc de 1,065% foram medidas de acordo com o método de medição espectrométrica do gás isotópico. O 12Conc e o 13Conc foram determinados com base nas absorvências medidas utilizando as curvas de calibragem ilustradas nas Figs. 17A e 18A. As concentrações de 12CC>2, 12Conc e as proporções de concentração de 13Conc/12Conc foram traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, conforme ilustrado na Fig. 22.

Os valores máximo e mínimo das proporções de concentração de 13Conc/12Conc foram de 1,077% e 1,057%, respectivamente, e a diferença entre os mesmos foi de 0,02%.

Por sua vez, as proporções de concentração de 13Conc/12Conc foram determinadas utilizando as curvas de calibragem ilustradas nas Figs. 17A e 18A e, depois, utilizando as curvas de calibragem de gama limitada ilustradas nas Figs. 17B e 18B, proporcionando, deste modo, uma curva menos ondulante conforme ilustrado na Fig. 23. Na Fig. 23, os valores máximo e mínimo das proporções de concentração de 13Conc/12Conc foram de 1,066% e 1,064%, respectivamente, e a diferença entre os mesmos foi de 0,002%.

Deste modo, o método da presente invenção, em que as curvas de calibragem foram produzidas de novo, reduz de forma extraordinária, a variação na proporção da concentração de 13Conc/12Conc. VI-3. 44

Foram medidas as absorvências de amostras gasosas tendo proporções de concentração de 13C02 conhecidas, diferentes e contendo várias concentrações de oxigénio (até 90%), sendo posteriormente determinadas as proporções de concentração de 13C02, com base nas absorvências medidas através das curvas de calibragem. Além disso, as proporções e concentração de 13C02 assim determinadas foram corrigidas, utilizando uma linha de correcção, conforme ilustrado na Fig. 2.

As proporções de concentração de 13C02 reais e as proporções de concentração de 13C02 assim corrigidas foram normalizadas e traçadas como abcissa e ordenada, respectivamente, conforme ilustrado na Fig. 24.

Na Fig. 24, a relação entre a proporção da concentração de 13C02 real e a proporção da concentração de 13C02 medida é de cerca de 1:1 (ou o âmbito da curva de ajuste da Fig. 24 é de cerca de 1) . Em comparação com o estado da técnica anteriormente ilustrado na Fig. 4, em que a relação entre a proporção da concentração de 13C02 real e a proporção da concentração de 13C02 medida é de cerca de 1:0,3 (ou o âmbito da curva de ajuste é de cerca de 0,3), a precisão da medição foi drasticamente melhorada ao se realizar a correcção.

Deste modo, a correcção através da linha de correcção melhorou de forma extraordinária a precisão da medição da proporção da concentração de 13C02. VI-4 . A concentração de 12C02 do mesmo gás de amostra, contendo dióxido de carbono, foi medida uma pluralidade de vezes por 45 meio do aparelho para medição espectrométrica de um gás isotópico.

Depois de uma hora de aquecimento do aparelho, realizou-se por dez vezes no mesmo gás de amostra, um procedimento de medição consistindo na medição do gás de referência, na medição do gás de amostra, na medição do gás de referência, na medição do gás de amostra e na medição do gás de referência. A concentração de 12CC>2 foi determinada em cada ciclo do procedimento de medição de acordo com o método A da presente invenção, em que a absorvência de 12C02 no gás de amostra foi determinada com base numa média de valores obtidos nas medições do gás de referência realizadas antes e depois da medição do gás de amostra e, de acordo com o método B do estado anterior da técnica, em que a absorvência de 12CC>2 no gás de amostra foi determinada com base num valor obtido na medição de referência apenas antes da medição do gás de amostra.

Os resultados do cálculo das concentrações, de acordo com o método A, são apresentados na Tabela 1. Na Tabela 1, as concentrações obtidas na segunda e subsequentes medições, foram normalizadas, considerando uma concentração obtida na primeira medição como "1". 0 desvio padrão dos dados de concentração calculados de acordo com o método A foi de 0,0009.

Tabela 1 1 2 3 4 5 1 1,0011 0,9996 0,9998 1,0011 6 7 8 9 10 0,9982 1 1,0014 1,0005 1,0006 46

Os resultados do cálculo das concentrações, de acordo com o método B, estão apresentados na Tabela 2. Na Tabela 2, as concentrações obtidas na segunda e subsequentes medições foram normalizadas, considerando uma concentração obtida na primeira medição como "1". 0 desvio padrão dos dados de concentração calculados de acordo com o método B foi de 0,0013.

Tabela 2 1 2 3 4 5 1 1,0024 1,0001 0,9996 1,0018 6 7 8 9 10 0,9986 1 1,0022 1,0014 1,0015

Conforme pode ser entendido pelo exposto acima, o método da presente invenção, em que as absorvências são determinadas com base na intensidade da luz, medida no gás de amostra, e uma média da intensidade da luz, medida no gás de referência, fornece dados de concentração com pouca variação.

Lisboa, 14 de Março de 2007

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método de medição espectrométrica de um gás isotópico, incluindo as etapas de introdução numa célula de uma amostra gasosa, contendo 12C02 e 13co2 como gases componentes, medindo absorvências de luz transmitidas através da amostra gasosa em comprimentos de onda adequados aos respectivos gases componentes, e determinando concentrações dos respectivos gases componentes, com base em curvas de calibragem, preparadas pela medição de amostras gasosas, contendo respectivamente os gases componentes em concentrações conhecidas, sendo o método caracterizado por medir duas amostras gasosas extraídas de um corpo vivo e, se a concentração de 12CC>2 numa das amostras gasosas for superior à concentração de 12CC>2 na outra amostra gasosa, a primeira amostra gasosa será diluída a um nível de concentração de 12C02 equivalente ao da outra amostra gasosa, sendo posteriormente medidas as absorvências de luz transmitidas através das referidas amostras gasosas, e posteriormente calculadas as proporções de concentração de 13C02/12C02 nas respectivas amostras gasosas.

2. Um método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por proceder a uma medição preliminar e a uma medição principal, em que as concentrações de C02 nas primeira e segunda amostras gasosas, obtidas de um corpo vivo, são respectivamente medidas na medição preliminar e, se a concentração de C02 medida na primeira amostra gasosa for superior à concentração de C02 medida na segunda amostra gasosa, a primeira amostra gasosa será diluída a um nível de concentração 2 de CO2 equivalente ao da segunda amostra gasosa, sendo então determinada uma proporção da concentração de 13C02/12C02 na primeira amostra gasosa diluída e sendo determinada uma proporção da concentração de 13C02/12C02 na segunda amostra gasosa, na referida medição principal.

3. Um método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter uma medição preliminar e uma medição principal, em que as concentrações de C02 nas primeira e segunda amostras gasosas, obtidas de um corpo vivo, são respectivamente medidas na mencionada medição preliminar, e se a concentração de C02, medida na primeira amostra gasosa, for inferior à concentração de C02, medida na segunda amostra gasosa, será determinada uma proporção da concentração 13C02/12C02 na primeira amostra gasosa, sendo posteriormente diluída a segunda amostra gasosa a um nível de concentração de C02, equivalente ao da primeira amostra gasosa, e sendo determinada na referida medição principal uma proporção da concentração de 13C02/12C02 na segunda amostra gasosa. Lisboa, 14 de Março de 2007