CN101228426B - 用于分析与血液密度相关的诸如红细胞沉降率和/或红血球聚集率的血液参数的仪器校准方法 - Google Patents

Abstract

一种用于校准仪器(10)的方法，所述仪器(10)适于通过测量红细胞沉降率(ESR)和/或红血球聚集来实施血液样品(12)的分析，其中所述测量通过采用在一定时间间隔内由测量血液样品(12)的光密度变化获得的光密度动力学来实现，该方法包括测量步骤，其中通过对所述血液样品(12)进行光密度测量的相同仪器(10)对至少两种胶乳(23a、23b、23c)或比浊样品的光密度进行测量。所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)中的每一种具有可再现的、可测量的且互不相同的已知光密度。该方法还包括比较步骤，其中计算通过仪器(10)进行的测量所获得的所述胶乳(23a、23b、23c)的光密度值和已知的光密度值之间的差值，以允许确定至少一个可用于校准所述仪器(10)的校正因子。

Description

用于分析与血液密度相关的诸如红细胞沉降率和/或红血球聚集率的血液参数的仪器校准方法

技术领域

本发明涉及用于校准或设定和控制适于对血液样品进行分析并用于例如测量血液细胞部分的沉降速率的仪器的方法。

更确切而言，该测量涉及红细胞的沉降速度(红细胞沉降率，ESR)和/或红血球的聚集率，并通过利用称为透射光强度-时间曲线(syllectogram)的光密度动力学来进行。

背景技术

在血液分析领域，测量血液细胞部分的沉降速度(ESR)以评估例如炎症病态的存在是公知的。

用于测量ESR的仪器和技术是公知的，例如在以本申请人的名义公布的欧洲专利申请EP-A-1098188中描述的，其使用置于测量体积相对两侧的光发射装置和检测装置。

待分析的血液样品被注入测量体积中，突然停止其流动，引起检测样品中存在的细胞部分的光密度特征动力学，该动力学称为透射光强度-时间曲线(syllectogram)。

可采用吸光度或透光度的单位测量光密度。吸光度的单位利用朗伯-比尔定律来确定，其中吸光度值通过A＝-log(I/I°)×L计算，其中I°是入射到待测样品上的光功率，I是从待测样品发出的光功率，L是光程或光道的长度，即样品的厚度。

检测装置与测量待测样品的所述光密度特征动力学的处理装置相关联，并利用特定算法来计算ESR值或红血球聚集速率，其特征在于仪器自身的参数和其测量特性。

为对仪器进行校准，已知以并行方式使用科学承认的用于测量相同血液样品ESR的传统参照方法，例如韦斯特格伦氏法(Westergren method)。

当使用韦斯特格伦氏法作为参照时，所测量的ESR值对进行测试的环境温度的变化特别敏感。实际上，这些测量值受进行测试的温度变化的影响很大，如斯托克斯公式所分析描述的，利用该公式由叠连(Rouleaux)、悬浮流体密度、液体粘度等知识开始计算沉降速度。

也已经通过实验证明，对同一样品的一次测试和另一次测试之间3～5摄氏度的温度变化足以损失达30～50％的测量准确度。

为此，国家临床实验室标准委员会(NCCLS，H2-A4 Vol.20n°27，page 1“Scope ESR procedures cannot be calibrated”)认为用于测量ESR的程序不能被校准，因为用于测定ESR的程序对各种误差很敏感。

如果由透射光强度-时间曲线(syllectogram)所描述的红细胞沉降和聚集现象只限于新鲜血液且是短暂的，则在目前的情况下不可能实现用于对该测试标准化校准的材料。

尽管韦斯特格伦氏法保留用于测量沉降的参照方法，但是也应该注意到该方法工作量极大，容易犯错，假定含有血液样品的试管在分析期间完全竖直，则该方法至多能够在采集血液样品后4小时内进行，并且该方法花费比该类型的自动仪器长得多的时间用于分析。

一些生产商已经生产并建议对用于红细胞沉降的不同测量系统使用控制器：从用于韦斯特格伦氏法的玻璃管到测量ESR的其它设备。但是，使用这些控制器，所使用的每个测量系统获得不同的ESR值。因此，对相同的血液样品使用不同系统得到的测量值根据所使用的测量系统而互不相同，而校准的目标应该是对相同的血液样品提供校直的ESR值，就是说，可重复的且与不同环境中测量的ESR值相一致，而与使用测量装置的环境无关。

从公开的专利申请EP-A2-0887637，还已知使用具有约1至8微米之间的平均粒度、窄颗粒分布和约1.35至1.45的低折射率的合成聚合物球形颗粒，以校准在其中对包含在血液样品中的红血球、网织红血球、白血球和血小板的尺寸、直径和体积进行计数和测量的流式细胞计数器。

该已知的校准方法适用于流式细胞计数器或血球计数器，其中通常在液流中流动的细胞或其它生物颗粒具有通常在1至10微米之间的极小尺寸，使得每个颗粒实际上是一次一个细胞穿过检测区，此时测量每次穿过的颗粒的物理和化学特征，在该情况下测量数量、直径和/或体积。

由于血液样品中存在的颗粒在检测区域中沉降，该流动血细胞计数器不能评价光密度的变化，因为它们一次只能分析一个颗粒的化学物理特征，而不是检测涉及颗粒质量的诸如红细胞沉降的现象。

而且，利用单个颗粒的该校准技术无论如何不允许模拟和重建待分析血液样品中光密度的发展。

本发明的一个目的是完善一种方法，该方法允许实现对用于分析与血液密度相关的血液参数例如红细胞沉降率和/或文献中称为M指数的红血球聚集指数的仪器的已知值进行校准、设定或调准，以便获得以明确、可重复和绝对方式在例如±10％的数值限制范围内进行总体调准的测量值，而与温度或其它环境因素无关，并且该方法没有现有技术的缺点。

本申请人已经设计、测试和体现了本发明以克服现有技术的缺点并获得这些和其它目的和优点。

发明内容

本发明在主权利要求中提出并以此为特征，而附属权利要求描述本发明的其它特征或发明要旨的变化方案。

根据上述目的，根据本发明的方法用于校准检测与血液密度相关的血液参数，例如红细胞沉降率(ESR)和/或红血球聚集的特征指数的仪器。

通过测量和处理由于流过测量池或毛细管的血液样品流动的突然停止引起的血液样品吸光度和密度的变化而获得检测。该样品经历特定分析程序，该程序允许限定称作透射光强度-时间曲线的光密度动力学的特殊和特征曲线。

相同的方法也可与其它能量源一起使用，例如声辐射或波(无论在任何频率)；通过将能量源恰当地导向已知密度的样品，可测量其衰减并因而允许校准测量系统。

在该特定情况下，上文提及的该分析程序使血液样品流过毛细管并突然停止流动，以便测定样品细胞部分的特征动力学。

根据本发明的特征，本方法假定使用至少两种乳液或比浊样品，或另一类似或相当的物质，并具有与血液相当的光密度特征。

用于校准的两种乳液中的每一种都具有已知的光密度，其是可再现、可测量和相互不同的。有利的是，预选的两个光密度值是使得他们的差约等于由流动突然停止的血液样品产生的光密度相对变化的最大偏移。

根据本发明的方法包括测量步骤，在此期间随时间依次或单独对所述至少两种乳液中的每一种的光密度进行测量，其中第一乳液代表由流动突然停止所引起的对应于光密度动力学开始的光密度值，第二胶乳代表经过预定测量时间后达到的光密度值。

通过将一定量的所述至少两种乳液注入测量体积或池，然后有利地但是不必要在静态条件下检测两种不同的光密度值来获得测量，仿佛其为类似血液样品。

将获自所述测量的值通过例如自动电子存储而使其总是可用。

当只使用两种乳液时，获得两个浊度值，其代表动力学的相对开始和结束。该两个值是计算在前述时间间隔内光密度积分值的点，并且以类似的方式在对经历例如流动停止或其它确定代表吸光度反应动力学曲线的干预的单个血液样品进行真实测量期间计算该积分值。

根据本发明的方法还包括比较步骤，在此期间将通过进行测量获得的所述乳液的光密度值与所述乳液的已知光密度值进行比较。每种乳液的已知浓度值之前已经使用标准化仪器(光度计)测定，该光度计使用确定的波长和例如在1～2mm之间的特殊光程长度。

该比较提供对乳液样品的光密度值之间差值的计算，如同真实动力学那样，以允许确定至少一个可用于校准仪器的校正因子。

由该比较获得校正因子，根据该校正因子必须调节例如仪器增益的参数，以便以绝对、明确和可重复的方式进行校准、设定或调准，如所已知的，这还因为乳液的光密度基本与温度无关。

通常，可在校准步骤中使用的不同光密度的乳液的数量取决于所要获得的精度，其类似于可模拟所有光密度范围以获得可通过仪器测量的全部ESR值的校准曲线。

因此，本发明允许获得多个用于校准仪器的校正因子，所述因子包括可分配给仪器的各种机构和元件的等效值，以便在用于分析称为透射光强度-时间曲线的血液光密度动力学的各种参数的所有仪器上获得均一测量。

因此，本发明适合用于所有已知的仪器技术，该仪器技术允许发展血液的光密度动力学或透射光强度-时间曲线，例如使用流动、离心和振动方法的技术。所有这些技术破坏红血球聚集体或叠连体(rouleaux)，并且在适当暂停破坏力时，分析与红血球叠连体形成相关的光密度动力学。

因此，即使采用不同的但是根据本发明校准的仪器来分析相同的血液样品，也可获得具有以下特征的ESR值的测量：在诸如温度、压力和加速度的不同环境条件下的高准确度和有限的误差范围。

而且，根据本发明的方法可适用于在任何时候使用的仪器，例如在进行测量之前、测量期间、一组测量和下一组测量之间或测量之后。

附图说明

根据下列参照附图作为非限制性实例给出的优选形式实施方案的说明，本发明的这些和其它特征将变得显而易见，附图中：

-图1是实现根据本发明的校准方法的用于分析ESR的仪器的示意图；

-图2示出透射光强度-时间曲线，其中光密度值示于y轴，以秒计的时间值示于x轴上。

-图3示出曲线图，其中在根据本发明的校准方法之前使用多种测量仪器测量的红细胞沉降率(ESR)的以mm/hr计的值显示在y轴上，并且其中每种测量仪器的编号显示在x轴上；和

-图4示出曲线图，其中在根据本发明的校准方法之后使用图3所示的测量仪器测量的红细胞沉降率(ESR)的以mm/hr计的值显示在y轴上，并且其中每种测量仪器的编号显示在x轴上。

具体实施方式

参照图1，使用根据本发明的方法来校准仪器10，仪器10通过测量从例如试管13到达的血液样品12的光密度变化来检测红细胞沉降率(ESR)。

仪器10包括限定其中注入待分析的血液样品12的测量体积16的管15，并且其流动被突然停止，产生光密度的特征曲线。后者称为透射光强度-时间曲线，并且由图2中的字母“S”指示。

显然，可以利用现有技术中已知的用于通过改变吸光度来测量血液样品12的红细胞沉降率(ESR)的其它方法来获得透射光强度-时间曲线。

在图2的曲线S上，点“a”指血液样品12的光密度值基本恒定的地方，而指示的点“b”代表血液流动被突然停止且光密度降低到点“c”指示的最小值时的瞬间。此后，根据其自身的动力学，光密度值再次增加。

仪器10还包括与测量体积16相关联的电磁波发射器18和所述波的检测器19，其相互面对放置并由测量体积16隔开。

仪器10包括连接至发射器18和检测器19的逻辑单元20，其能够接收后者检测到的关于光密度随时间变化的值以及由此得到测量体积16中样品的密度值。

逻辑单元20也能够在检测值的基础上实施计算算法以评估ESR值。

该计算算法是已知类型的算法，并且其公式中包括一些参数，该参数可以被调节为允许对由仪器10实施的分析参数相对于其已知值或期望值进行校准、设定或调准。

在适当分析之前，该方法包括校准步骤，其用于单独或依次将容纳在对应容器24a、24b和24c中的分别为第一乳液23a、第二乳液23b和第三乳液23c的三种胶乳送入测量体积16中。

可使用的乳液包括例如稳定的惰性材料颗粒，例如弹性的天然或合成的橡胶，例如苯乙烯或甲基苯乙烯的共聚物、或聚氯乙烯或聚丙烯。这些颗粒稀释在稳定且惰性的液体例如水中。

选择三种乳液23a、23b和23c，使得他们具有至少在光密度方面可测量、可预先确定和与血液的光密度相当的特征和性质，并具有相互不同并且与测量环境的温度和压力无关的已知光密度。他们可以是天然或合成的来源。

选择三种乳液23a、23b、23c中每一种的光密度，使得第一乳液23a的光密度l₁约等于血液样品的透射光强度-时间曲线中的光密度最小值(图2)，即图2中的点“c”处的光密度动力学的起点，而第三乳液23c的光密度l₃约等于所述透射光强度-时间曲线中的光密度最大值，即预定时间后获得的图2中的点“d”，并且第二乳液23b的光密度l₂的值在透射光强度-时间曲线中的上述最小和最大值之间。

在图3和4中示出三种预选择的乳液23a、23b、23c的计算ESR值，其分别在根据本发明的校准方法之前和之后通过11种不同的测量仪器测量。

与三种预选择的乳液23a、23b、23c的光密度值相对应，在期望的时间间隔内计算吸光度曲线的积分值，如在计算真实动力学中透射光强度-时间曲线的积分中完成的那样。

这允许获得通过得到透射光强度-时间曲线来获得对测量红细胞沉降率ESR的任何仪器的精确校正，因为实际上在最小值点“c”和预定义时间处的值点“d”之间覆盖所有期望间隔来模拟真实动力学。

在此处显示的实施方案中，容器24a、24b和24c与试管13一起通过拾取头26连接至管15，拾取头26由逻辑单元20控制并可在容器24a、24b和24c与试管13之间自由移动。

本方法包括第一测量步骤，其中逻辑单元20同时控制位于例如测量体积16的下游的拾取头26和泵27，以拾取第一乳液23a并将其送入测量体积16中。

然后逻辑单元20控制发射器18和检测器19，以测量第一乳液23a的吸光度。

第一乳液23a的吸光度测量在所述第一乳液23a的静态条件下进行，即不在测量体积16中流动。

然后所检测的值被逐步存储在逻辑单元20的电子存储器中，使得其能够被检索并且在第二比较步骤中与各已知光密度值相比较，以及有利地存储在电子存储器中。

然后，逻辑单元20控制泵27排出槽28中的第一乳液23a。

对于第二乳液23b和第三乳液23c，重复这些步骤，使得最后将得自仪器10的光密度值与乳液23a、23b和23c的已知密度值相关联的逻辑单元20找到能够用于调节计算算法的所述参数的关联值。

这样，本发明允许进行校准，而不借助于用于与其它分析方法并行分析的外部设备，并允许以简单、快速和安全的方式获得校准。

更准确地说，在图3中，y轴显示在用根据本发明的乳液校准前通过y轴列出的11个不同测量仪器从乳液23a、23b、23c获得的以mm/hr计的红细胞沉降率ESR的测量值，在图4中，在用根据本发明的乳状液校准后，对所述乳液23a、23b、23c的红细胞沉降率的测量值以mm/hr示于y轴上，其中所述11个不同的测量仪器集中在y轴上，根据图3和图4的比较，可观察到在相对于由图3和图4中编号1代表的仪器测量值的调准方面和在红细胞沉降率ESR测量的精度和可靠性方面的明显改进的分析响应，这归功于根据本发明的校准。

本发明也允许间接检验混合构件、识别构件、拾取构件、泵构件、计算构件、结果打印构件和通过诸如串行通信线的信息装置将所述测量值发送到其它信息装置以存储校准数据和在随后时间中控制其发展的构件的正确功能性。

该校准值自身可有利地存储在仪器10中，以在随后的使用时间内检验其性能。

在校准和比较步骤后，逻辑单元20控制拾取头26和泵27吸入试管13中容纳的血液，并将其置于测量体积16中，以便能够在完全校准仪器10后通过发射器18和检测器19对其进行分析。

显然，可以如前所述对本方法进行改进和/或添加部件，但不脱离本发明的范围。

例如，可以提供一个至少与测量体积16相关的能够保持样品温度的调节装置。

其也可以提供与校准乳液23a、23b、23c一样多的测量空间和另一个用于血液样品12的测量空间。

亦显然，尽管本发明已经参照一些特定实施例描述了本发明，但是本发明的技术人员将肯定能够实现许多其它等效形式的校准用于分析与血液密度相关的诸如红细胞沉降率和/或红血球聚集率的血液参数的方法，其具有权利要求书中提出的特征，因此全部在本文限定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于校准仪器(10)的方法，所述仪器(10)适于通过测量红细胞沉降率(ESR)和/或红血球聚集来至少实施至少血液样品(12)的分析，其中所述测量通过采用在一定时间间隔内由测量血液样品(12)的光密度变化获得的光密度动力学来实现，其中该方法包括测量步骤和比较步骤，在所述测量步骤中通过对所述血液样品(12)进行光密度测量的相同仪器(10)对至少两种胶乳(23a、23b、23c)的第一胶乳(23a)或比浊样品的光密度进行第一测量，第一胶乳(23a)具有可再现的、可测量的已知光密度，以及对至少两种胶乳(23a、23b、23c)的第二胶乳(23c)的光密度进行第二测量，第二胶乳(23c)具有可再现的、可测量的且不同于所述第一胶乳(23a)的光密度的已知光密度，在所述比较步骤中计算通过仪器(10)进行的测量所获得的所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)的至少第一胶乳(23a)和第二胶乳(23c)的光密度值与已知的光密度值之间的差值，以允许确定至少一个可用于校准所述仪器(10)的校正因子，其中所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)的光密度值至少包括由流过测量毛细管且流动突然停止的血液样品(12)引起的光密度变化的最小值和最大值的范围，其限定所述血样样品(12)的光密度的特征曲线。

2.如权利要求1中的方法，其中所述光密度动力学由通过测量池(16)的所述血液样品(12)流动的突然停止而获得。

3.如权利要求1或2中的方法，其中所述校正因子是与将分配给所述仪器(10)的增益成比例的值。

4.如权利要求1中的方法，其中所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)具有天然或合成来源。

5.如权利要求1中的方法，其中所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)的光密度与温度和压力基本无关。

6.如权利要求1中的方法，其中在所述测量步骤期间，在单个校准过程中单独分析所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)，以获得相对不同的光密度值。

7.如权利要求1中的方法，其中在所述测量步骤期间，在单个校准过程中依次分析所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)，以获得相对不同的光密度值。

8.如权利要求1中的方法，其中在所述测量步骤期间，电子存储所测量的值。

9.如权利要求1中的方法，其中所述校准与所述仪器(10)所处的环境条件无关。

10.如权利要求1中的方法，其中所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)的第一胶乳(23a)代表由所述血液样品(12)流动的突然停止所引起的光密度动力学开始的光密度，所述至少两种胶乳(23a、23b、23c)的第二胶乳(23c)代表预定测量时间后的光密度。

11.如权利要求1中的方法，其中在所述测量步骤期间，通过从发射器(18)发射电磁波或声波并通过检测器(19)检测所述电磁波或所述声波来测量所述光密度。

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