MÉTODO Y APARATO DE MEDIDA DE ISÓTOPOS ESTABLES POR ESPECTROSCOPÍA.

Método y aparato de medida de isótopos estables por espectroscopía. Campo técnico de la invención Los análisis isotópicos son útiles para el diagnóstico de una enfermedad en una aplicación médica, en la que se pueden determinar las funciones metabólicas de un cuerpo vivo midiendo un cambio en la concentración o en la relación de concentraciones de un isótopo después de la administración de un fármaco que contiene el isótopo. En los otros campos, los análisis isotópicos se usan para estudios de la fotosíntesis y metabolismo de plantas, y para el seguimiento ecológico en una aplicación geoquímica. La presente invención se refiere a métodos y aparato de medida de isótopos estables para medir espectroscópicamente la concentración o la relación de concentraciones de un gas isotópico en base a las características de absorción de la luz del isótopo. Antecedentes de la técnica Se sabe generalmente que la úlcera gástrica y la gastritis son causadas por una bacteria denominada helicobacter pylori (HP) así como por el estrés. Si la HP está presente en el estómago de un paciente, se debe administrar un antibiótico o similares al paciente para el tratamiento de eliminación de la bacteria. Por lo tanto, es indispensable comprobar si el paciente tiene HP. La HP tiene una fuerte actividad de ureasa para descomponer la urea en dióxido de carbono y amoníaco. El carbono tiene isótopos que tienen números de masa 12, 13 y 14, entre los cuales el 13 C que tiene un número de masa de 13 es fácil de manejar debido a su no radiactividad y estabilidad. Si la concentración de 13 CO2 como producto metabólico final o la relación de concentraciones de 13 CO2 a 12 CO2 en el aliento de un paciente se mide satisfactoriamente después de que la urea marcada con el isótopo 13 C se administra al paciente, se puede confirmar la presencia de la HP. Sin embargo, la relación de concentraciones de 13 CO2 a 12 CO2 en el dióxido de carbono natural es 1:100. Por lo tanto, es difícil determinar la relación de concentraciones en el aliento del paciente con alta precisión. Se han conocido métodos para determinar la relación de concentraciones de 13 CO2 a 12 CO2 por medio de espectroscopía de infrarrojos (véanse las publicaciones de patente japonesa examinadas No. 61-42219 (1986) y No. 61-42220 (1986)). En el método descrito en la publicación de patente japonesa examinada No. 61-42220, se proporcionan dos celdas que tienen respectivamente un camino largo y un camino corto, cuyas longitudes de camino se ajustan de tal modo que la absorción de luz por el 13 CO2 en una celda es igual a la absorción de luz por el 12 CO2 en la otra celda. Los haces de luz transmitidos a través de las dos celdas se conducen a los detectores, en los que se miden las intensidades luminosas a longitudes de onda que aseguran la máxima sensibilidad. Según este método, la relación de absorción de luz para la relación de concentraciones de 13 CO2 a 12 CO2 en dióxido de carbono natural se puede ajustar a 1. Si se cambia la relación de concentraciones, también cambia la relación de absorción de luz en la cantidad del cambio en la relación de concentraciones. De este modo, el cambio en la relación de concentraciones se puede determinar midiendo el cambio en la relación de absorción de luz. El documento EP-A-0 584 897 describe un método para analizar espectrométricamente un gas isotópico. Este documento enseña la medida de una relación de concentraciones de dióxido de carbono (isótopos 12 CO2/ 13 CO2) midiendo las luces, cada una de las cuales van a través de cada recipiente relleno con un gas que se va a analizar, el volumen de cada recipiente es diferente. La dependencia de la medida de la concentración 13 CO2/ 12 CO2 de la concentración de 12 CO2 se reduce usando un filtrado óptico adicional por medio de un gas de medida de isótopo puro. El documento US-A- 5 146 294 describe un procedimiento para medir la relación isotópica ( 12 CO2, 13 CO2) alimentando un gas de medida que contiene el gas que se va a examinar, y un gas de referencia alternativamente a una celda de medida. El gas de muestra se diluye por medio de un gas metrológicamente neutro añadido al gas que se va a examinar, generando por ello un gas de medida mezclando estos dos gases. La relación de mezcla del gas de medida se varía cambiando la parte del gas inerte añadido de tal modo que el contenido determinado de la substancia de un isótopo en el gas de referencia y en el gas de medida es esencialmente el mismo. Descripción de la invención Sin embargo, el método para determinar la relación de concentraciones según la bibliografía anteriormente mencionada tiene el siguiente inconveniente. 2   Se deben preparar curvas de calibración para determinar las concentraciones de 12 CO2 y 13 CO2 usando muestras gaseosas que cada una tiene una concentración conocida de 12 CO2 y muestras gaseosas que cada una tiene una concentración de 13 CO2 conocida. Para preparar la curva de calibración para la concentración de 12 CO2, se miden las absorbancias de 12 CO2 para diferentes concentraciones de 12 CO2. Las concentraciones de 12 CO2 y las absorbancias de 12 CO2 se representan como abscisa y ordenada, respectivamente, y se determina la curva de calibración por el método de mínimos cuadrados. La curva de calibración para la concentración de 13 CO2 se prepara de la misma manera que se describe anteriormente. La concentración de 13 CO2 o la relación de concentraciones de 13 CO2 (que se entiende aquí como concentración de 13 CO2/concentración de 12 CO2) en el aliento como muestra gaseosa de ensayo se determina típicamente por medio de espectroscopía de infrarrojos. En este caso, dado que un gas de muestra de ensayo, o aliento es exhalado por un cuerpo vivo como resultado del metabolismo, el aliento contiene vapor de agua en una concentración próxima a la saturación. En la espectroscopía de infrarrojos, la absorción de radiación infrarroja con una particular longitud de onda por una muestra gaseosa de ensayo se utiliza para la determinación de la absorbancia de la muestra gaseosa de ensayo. La Fig. 5 es un gráfico obtenido representando los valores medidos de los cambios de la relación de concentraciones de 13 CO2 con respecto a las humedades de las muestras gaseosas de ensayo que tienen diferentes humedades que varían de 0% a 100% en la que la relación de concentraciones de 13 CO2 con respecto a una muestra gaseosa de 0% de humedad se usa como muestra gaseosa de referencia. Como se puede ver en el gráfico, los valores medidos de la relación de concentraciones de 13 CO2 no son iguales, sino que varían dependiendo de la humedad. Por lo tanto, si la concentración de 13 CO2 o la relación de concentraciones de 13 CO2 de una muestra gaseosa de ensayo que contiene humedad se mide ignorando este hecho, el valor medido es aparentemente mayor que el verdadero valor. En el análisis espectrométrico de infrarrojos, la concentración de 12 CO2 en una muestra de aliento obtenida antes de la administración del fármaco se calcula a partir de la absorbancia del 12 CO2 medida en base a la curva de calibración de 12 CO2, mientras que la concentración de 13 CO2 en la muestra de aliento se calcula a partir de la absorbancia del 13 CO2 medida en base a la curva de calibración del 13 CO2. Las concentraciones de 12 CO2 y 13 CO2 en la muestra de aliento obtenida después de la administración del fármaco se determinan de la misma manera. Si las concentraciones de CO2 en las dos muestras de aliento sin sustancialmente iguales, es posible usar intervalos más estrechos de la curva de calibración de 12 CO2 y de la curva de calibración de 13 CO2. De este modo, se puede mejorar la precisión de la medida usando intervalos limitados de las curvas de calibración. Para la igualación de las concentraciones de CO2 en las dos muestras de aliento, se debe diluir una de las muestras de aliento. Se usa típicamente como gas para dilución (denominado de aquí en adelante gas diluyente) nitrógeno gaseoso que no exhibe absorción en la región de infrarrojos del espectro de radiación (se usa nitrógeno gaseoso como gas diluyente en la realización de la invención descrita en la publicación de patente japonesa sin examinar No. 8-58052 (1996) que fue presentada previamente a la presente invención). En este método de dilución, sin embargo, la muestra de aliento diluida tiene una relación diferente de gases componentes a la muestra de aliento sin diluir, porque el gas diluyente solo contiene nitrógeno pero la muestra de aliento contiene oxígeno, humedad, etc., así como nitrógeno. Como resultado, la diferencia en la relación de gas componente influye en la determinación de la concentración de 13 CO2 y en las relaciones de concentración entre 12 CO2 y 13 CO2, de modo que los valores medidos pueden ser erróneos. Es, por lo tanto, otro objetivo... [Seguir leyendo]

1. Un método de medida de isótopos estables para analizar espectrométricamente un gas isotópico, que comprende las etapas de introducir una muestra gaseosa de ensayo que contiene dióxido de carbono 12 CO2 y dióxido de carbono 13 CO2 como gases componentes en una celda, determinar las absorbancias de la luz transmitida a través de ella a longitudes de onda apropiadas para los gases componentes respectivos, determinar las concentraciones de los gases componentes respectivos en la muestra gaseosa de ensayo en base a las curvas de calibración preparadas por medio de la medida de las muestras gaseosas que contiene cada una los gases componentes en concentraciones conocidas, en el que se analizan dos muestras gaseosas de ensayo de un solo sujeto y, si la concentración de CO2 de una de las muestras gaseosas es más alta que la concentración de CO2 de la otra muestra gaseosa de ensayo, la muestra gaseosa de ensayo se diluye con aire hasta un nivel de concentración de CO2 que es equivalente al de la otra muestra gaseosa de ensayo, a continuación se miden las absorbancias de la luz transmitida a través de las dos muestras gaseosas de ensayo y se calculan las relaciones de concentraciones 13 CO2/ 12 CO2 en las respectivas muestras gaseosas de ensayo. 2. Un método de medida de isótopos estables para analizar espectrométricamente un gas isotópico según la reivindicación 1, en el que (a) se analiza la primera y la segunda muestra gaseosa de ensayo de un solo sujeto y se miden las concentraciones de CO2 de la primera y la segunda muestra gaseosa de ensayo, y (b) si la concentración de CO2 medida de la primera muestra gaseosa de ensayo es más alta que la concentración de CO2 medida en la segunda muestra gaseosa de ensayo, la primera muestra gaseosa de ensayo se diluye con aire hasta un nivel de concentración de CO2 equivalente al de la segunda muestra gaseosa de ensayo, a continuación se mide la relación de concentraciones 13 CO2/ 12 CO2 en la primera muestra gaseosa de ensayo. (c) se mide la relación de concentraciones 13 CO2/ 12 CO2 en la segunda muestra gaseosa de ensayo. 3. Un método de medida de isótopos estables para analizar espectrométricamente un gas isotópico según la reivindicación 1, en el que (a) se analiza la primera y la segunda muestra gaseosa de ensayo de un solo sujeto y se miden las concentraciones de CO2 de la primera y segunda muestra gaseosa de ensayo, y (b) si la concentración de CO2 medida de la primera muestra gaseosa de ensayo es más baja que la concentración de CO2 medida en la segunda muestra gaseosa de ensayo, se mide la relación de concentraciones 13 CO2/ 12 CO2 en la primera muestra gaseosa de ensayo, y (c) la segunda muestra gaseosa de ensayo se diluye con aire hasta un nivel de concentración de CO2 equivalente al de la primera muestra gaseosa de ensayo, a continuación se mide la relación de concentraciones 13 CO2/ 12 CO2 en la segunda muestra gaseosa de ensayo. 11   12   13   14     16