DE112009002702B4

DE112009002702B4 - Automatischer Analysator

Info

Publication number: DE112009002702B4
Application number: DE112009002702T
Authority: DE
Inventors: Isao Yamazaki; Hiroaki Ishizawa; Sakuichiro Adachi
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: US20110223066A1; DE112009002702T8; US8936754B2; WO2010055890A1; JPWO2010055890A1; DE112009002702T5; JP5319696B2; CN102216784B; CN102216784A

Abstract

Es wird ein sehr genauer automatischer Analysator beschrieben, bei dem sowohl Messungen in einem weiten Konzentrationsbereich als auch Messungen mit hoher Empfindlichkeit bei niedrigen Konzentrationen möglich sind. Die Signale für eine Anzahl von Wellenlängen (λ1 bis λ12), bei denen die Empfindlichkeit der Absorption des Lichts von einer Lichtquelle (40) durch kleine Teilchen hoch ist, werden von einem spektroskopischen optischen System (Detektor) (41) in Absorptionsgrade umgewandelt. Die Absorptionsgrade werden unter Verwendung einer vorher festgelegten Umwandlungstabelle (54) in einen sekundären Parameter umgewandelt, aus dem die Rauschkomponente entfernt wurde, um auf der Basis des sekundären Parameters die Konzentration des gemessenen Materials (der vorgegebenen Komponente) durch eine Operationseinheit (Berechnungseinrichtung) (53) zu bestimmen. In einem Bereich bis hin zu hohen Konzentrationen wird damit eine Analyse möglich, die auch bei geringen Konzentrationen unempfindlich gegen Rauschen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen automatischen Analysator zum Analysieren der Bestandteile von Blut und ähnlichem.
STAND DER TECHNIK
Zum automatischen Analysieren von Blut ist das Verfahren der Absorptionsphotometrie bekannt. Bei der Absorptionsphotometrie wird Licht auf eine Reaktionslösung eingestrahlt, die durch Vermischen einer biologischen Probe mit einem Reagens in einem Reaktionsbehälter hergestellt wurde. Es wird dabei der Absorptionsgrad oder die dekadische Extinktion gemessen, das heißt die Abschwächung von Licht mit einer bestimmten Wellenlänge. Aus der Beziehung zwischen dem Absorptionsgrad und der Konzentration wird dann die Konzentration einer Komponente des Analyseobjekts berechnet. In vielen Fällen besteht zwischen der Konzentration und dem dekadischen Logarithmus des Absorptionsgrades der Komponente ein direkt proportionaler (linearer) Zusammenhang.
In der Absorptionsphotometrie ist es bekannt, zur Verringerung des Einflusses von Rauschen aufgrund von Luftblasen und dergleichen im Reaktionsbehälter auf das Analyseergebnis außer dem Absorptionsgrad bei einer bestimmten Wellenlänge auch den Absorptionsgrad bei einer zweiten Wellenlänge zu messen und die Konzentration unter Verwendung der Differenz zwischen den beiden Absorptionsgraden oder dem Verhältnis dazwischen zu berechnen.
In der Absorptionsphotometrie ist es außerdem bekannt, insbesondere zum Analysieren von geringen Mengen einer Komponente die Komponente auf der Basis der Lichtabsorption an einer Aggregationssubstanz zu bestimmen, etwa bei der Latexagglutination oder der Immunnephelometrie. Bei der Immunnephelometrie zum Beispiel wird der Grad der Aggregation an Teilchen eines Immunkomplexes, der aus der gesuchten Komponente und einem Antikörper besteht, dessen Antigen die gesuchte Komponente ist, mit einer Messung des Absorptionsgrades ermittelt und daraus die Konzentration der Komponente berechnet. Bei der Latexagglutination unter Verwendung eines Reagens verwendet, das Latexpartikel enthält, die mit auf die gesuchte Komponente bezogenen Antikörpern beschichtet sind, wird durch Messen des Absorptionsgrades der Grad der Aggregation an den Latexpartikeln festgestellt und daraus die Konzentration der gesuchten Komponente bestimmt.
Auch bei diesen Verfahren kann der Einfluß des Rauschens dadurch verringert werden, daß die Differenz zwischen den bei zwei Wellenlängen gemessenen Absorptionsgraden oder das Verhältnis davon verwendet wird. In diesem Fall ist jedoch der Bereich ziemlich klein, in dem die Konzentration und der Absorptionsgrad der Komponente eine lineare Beziehung aufweisen. Um die Konzentration in einem großen Bereich messen zu können, werden daher eine geeignete Partikelgröße, Konzentration und Wellenlänge ausgewählt, und für die Kalibrierkurve wird statt einer geraden Linie eine Spline-Funktion verwendet.
Mit dem Patentdokument 1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zur Verringerung der Analysekosten in der Immunnephelometrie vorab Kalibrierkurven mit einer linearen Beziehung für eine Anzahl von Wellenlängen erstellt werden und zwischen den Kalibrierkurven entsprechend der Konzentration derart gewechselt wird, daß die kürzeste Wellenlänge ausgewählt wird, die keinen Prozoneffekt verursacht. Bei diesem Verfahren kann somit auch in der Immunnephelometrie eine lineare Kalibrierkurve verwendet werden.
Im Patentdokument 2 wird eine Technik vorgeschlagen, bei der zur Verringerung des Einflusses des Rauschens gleichzeitig Messungen an mehreren Messpunkten erfolgen, wobei die Messwerte für den Absorptionsgrad bei drei oder mehr Wellenlängen verwendet werden. Mit dieser Technik werden die Rauschkomponenten beseitigt, die wie die Serumfarbe und dergleichen eine Wellenlängenabhängigkeit aufweisen.
Im Patentdokument 3 wird eine Technik vorgeschlagen, bei der zur Erhöhung der Messgenauigkeit bei der Latexagglutination nach der Methode der kleinsten Quadrate die Änderung des Absorptionsgrades an einem Bezugs-Messpunkt im Verhältnis zur Absorption an einem Messpunkt im Bereich eines Schwellenwertes ermittelt wird. Bei dieser Technik lässt sich auch dann eine sehr genaue Messung erhalten, wenn der Absorptionsgrad einer Probe nicht gemessen werden kann.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. JP H0875740 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. JP H0285745 A
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. JP H08219984 A

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE MIT DER ERFINDUNG GELOST WERDEN SOLLEN
Bei den oben genannten herkömmlichen Techniken ist jedoch im Fall der Analyse mittels Latexagglutination die Änderung des Absorptionsgrads bei einer kleinen Konzentration gering und wird leicht von Rauschen beeinflusst, wenn die Messung mit einem Reagens und bei einer Wellenlänge für eine hohe Konzentration erfolgt, so dass die Schwierigkeit darin liegt, die Empfindlichkeit in einem großen Konzentrationsbereich zu erhöhen.
Gemäß Patentdokument 1 wird in Abhängigkeit von der Konzentration zwischen den verwendeten Wellenlängen umgeschaltet. Dadurch kann zwar der Konzentrationsbereich etwas erweitert werden, in der Praxis tritt jedoch dabei das Problem auf, dass am Umschaltpunkt für die Konzentration und dergleichen zwischen den Kalibrierkurven eine Lücke vorliegt. Auch ist die Rauschverringerung bei kleinen Konzentrationen gering.
Gemäß Patentdokument 2 wird der Einfluss des von der Wellenlänge abhängigen Rauschens durch die Verwendung von drei und mehr Wellenlängen verringert. Die Messung der Signalkomponente erfolgt jedoch nach wie vor im wesentlichen nur durch eine einzige Wellenlänge, so dass bei der Latexagglutination keine hoch empfindliche Messung über einen großen Konzentrationsbereich erhalten werden kann.
Gemäß Patentdokument 3 wird die Änderung des Absorptionsgrads mit der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. Die Wellenlänge ist jedoch unveränderlich, weshalb nicht über einen großen Konzentrationsbereich eine empfindliche Messung erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Probleme gemacht, und die bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen sehr genauen automatischen Analysator zu schaffen, der sowohl zur Messung in einem großen Konzentrationsbereich als auch zur Messung mit hoher Empfindlichkeit bei kleinen Konzentrationen verwendet werden kann.
Diese und andere bevorzugte Ziele und die neuen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
MITTEL ZUR LOSUNG DER PROBLEME
Die in der vorliegenden Anmeldung dargestellte Erfindung lässt sich kurz wie folgt beschreiben.
Der automatische Analysator der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anzahl von Reaktionsbehältern; eine Probenabgabevorrichtung zur Abgabe einer Probe in den Reaktionsbehälter; eine Reagensabgabevorrichtung zur Abgabe eines Reagens in den Reaktionsbehälter mit der Probe; eine Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht in den Reaktionsbehälter mit der Probe und dem Reagens; einen Detektor zum Erfassen des Lichts bei einer Anzahl von Wellenlängen, das von der Lichtquelle den Reaktionsbehälter durchsetzt hat; und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Konzentration einer vorgegebenen Komponente in der Probe unter Verwendung der Signale für die Anzahl von Wellenlängen vom Detektor und auf der Basis einer Beziehung zwischen der Konzentration und einem sekundären Parameter, der unter Verwendung einer vorher definierten Umwandlungstabelle oder eines vorher definierten Umwandlungsausdrucks erstellt wird.
Vorzugsweise wird jedes der Signale für die Anzahl von Wellenlängen in einen Absorptionsgrad umgewandelt und unter Verwendung eines Wertes für den Absorptionsgrad bei jeder der Anzahl von Wellenlängen in den sekundären Parameter umgewandelt.
Vorzugsweise wird eine Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionsgrads durch die Synthese einer Funktion zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente und einer Funktion zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Rauschkomponente ausgedrückt.
Vorzugsweise umfasst die Synthese eine lineare Kombination der Funktion zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente und der Funktion zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Rauschkomponente sowie einen Koeffizienten für jede der Funktionen zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeiten.
Vorzugsweise wird bei der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente der Koeffizient für die Wellenlänge durch eine negative Exponentialfunktion ausgedrückt.
Vorzugsweise wird der Koeffizient in Abhängigkeit von der Art der Messung auf einen jeweils anderen Wert gesetzt.
Vorzugsweise wird die Wellenlängenabhängigkeit der Rauschkomponente bezüglich der Wellenlänge durch einen konstanten Wert ausgedrückt.
Vorzugsweise wird ein Messwert für eine Wellenlänge, bei der der Absorptionsgrad größer ist als ein vorher festgelegter Wert, nicht zur Berechnung der Konzentration der vorgegebenen Komponente verwendet.
Vorzugsweise wird für eine Absorptionsgraddifferenz, die durch Subtraktion eines Wertes für den Absorptionsgrad bei einer bestimmten Wellenlänge vom Wert des Absorptionsgrades bei jeder der Anzahl von Wellenlängen erhalten wird, der sekundäre Parameter durch die Verwendung einer Verstärkungsfunktion und einer Gewichtungsfunktion in Abhängigkeit von der Anzahl der Wellenlängen berechnet.
Vorzugsweise wird die Gewichtungsfunktion so verändert, dass sie bei Wellenlängen klein ist, bei denen der Absorptionsgrad relativ groß oder klein ist, und dass sie bei Wellenlängen groß ist, die zwischen den Wellenlängen liegen, bei denen der Absorptionsgrad relativ groß oder klein ist.
Vorzugsweise wird die Verstärkungsfunktion durch eine Exponentialfunktion der Wellenlänge ausgedrückt.
Vorzugsweise wird der Koeffizient für die Wellenlänge in Abhängigkeit von der Art der Messung auf einen jeweils anderen Wert gesetzt.
Vorzugsweise erfolgt während des Fortschreitens der Reaktion im Reaktionsbehälter die Messung zu einer Anzahl von Zeitpunkten, und die Beziehung zwischen der Konzentration und dem Messwert, der Größe der Änderung oder dem Änderungsgradient des sekundären Parameters, der bei den Messungen zu den verschiedenen Zeitpunkten erhalten wird, wird vorher überprüft, um die Konzentration der vorgegebenen Komponente in der Probe auf der Basis der Beziehung berechnen zu können.
Vorzugsweise wird für jeden analysierten Messpunkt zwischen Punkten, die von der Berechnungseinrichtung analysiert wurden, und Punkten unterschieden, die nicht von der Berechnungseinrichtung analysiert wurden.
Vorzugsweise ist ein von der Berechnungseinrichtung analysierter Messpunkt ein Punkt, der durch Messen der Konzentration der vorgegebenen Komponente auf der Basis der durch Aggregationssubstanzen in der vorgegebenen Komponente verursachten Lichtabsorption erhalten wird.
Ein weiterer automatischer Analysator der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anzahl von Reaktionsbehältern; eine Probenabgabevorrichtung zur Abgabe einer Probe in den Reaktionsbehälter; eine Reagensabgabevorrichtung zur Abgabe eines Reagens in den Reaktionsbehälter mit der Probe; eine Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht in den Reaktionsbehälter mit der Probe und dem Reagens; einen Detektor zum Erfassen des Lichts bei einer Anzahl von Wellenlängen, das von der Lichtquelle den Reaktionsbehälter durchsetzt hat; und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Konzentration einer vorgegebenen Komponente in der Probe unter Verwendung des Absorptionsgrades bei der Anzahl von Wellenlängen auf der Basis der Lichtabsorption, die von Aggregationssubstanzen in der vorgegebenen Komponente verursacht wird, und des Absorptionsgrades bei einer Wellenlänge, die die Rauschkomponente reflektiert.
Vorzugsweise wird der Messwert bei einer Wellenlänge, bei der der Absorptionsgrad höher ist als ein vorher festgelegter Wert, nicht für die Berechnung der Konzentration der vorgegebenen Komponente verwendet.
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Im folgenden werden kurz die typischen Auswirkungen beschrieben, die mit der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
Die Konzentration der vorgegebenen Komponente in der Probe wird unter Verwendung der Signale für die Anzahl von Wellenlängen vom Detektor und auf der Basis der Beziehung zwischen der Konzentration und dem sekundären Parameter berechnet, der unter Verwendung einer vorher festgelegten Umwandlungstabelle oder eines vorher festgelegten Umwandlungsausdrucks erhalten wird. Mit anderen Worten wird die Konzentration durch eine Kombination der Signale für eine Anzahl von Wellenlängen berechnet, an denen die Empfindlichkeit für kleine Teilchen groß ist, so dass die Analyse mit hoher Genauigkeit von niedriger Konzentration bis zu hoher Konzentration ausgeführt werden kann.
Auf diese Weise wird ein sehr genauer automatischer Analysator erhalten, der sowohl für Messungen in einem großen Konzentrationsbereich als auch für Messungen mit hoher Empfindlichkeit bei geringen Konzentrationen verwendet werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Gesamtansicht einer Ausführungsform für einen automatischen Analysator der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Signalverarbeitungseinheit bei dem automatischen Analysator der 1;
3 ist eine graphische Darstellung der Messergebnisse, die durch eine Messung der Änderung des Absorptionsgrades bei verschiedenen Wellenlängen unter Verwendung der Latexagglutination erhalten werden;
4 ist eine graphische Darstellung der Messergebnisse, die durch eine Messung der Änderung des Absorptionsgrades bei verschiedenen Wellenlängen unter Verwendung der Immunnephelometrie erhalten werden;
5 ist eine graphische Darstellung des Ergebnisses, das bei einer Umwandlung der Daten 100 Sekunden nach dem Hinzufügen eines Reagens bei der 3 in eine Funktion h(λ) erhalten wird;
6 ist eine graphische Darstellung des Ergebnisses, das bei einer Überprüfung des Rauschreduktionseffekts bei einer tatsächlichen Analyse bei der ersten Ausführungsform erhalten wird; und
7 eine graphische Darstellung des Ergebnisses, das bei einer Überprüfung des Rauschreduktionseffekts bei einer tatsächlichen Analyse bei einer zweiten Ausführungsform erhalten wird.
BESTE ART DER ERFINDUNGSAUSFÜHRUNG
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen für die Ausführungsformen sind Komponenten mit der gleichen Funktion auch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und sich wiederholende Erläuterungen werden so weit wie möglich vermieden.
Die 1 ist eine schematische perspektivische Gesamtansicht einer Ausführungsform für einen automatischen Analysator der vorliegenden Erfindung und die 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Signalverarbeitungseinheit bei dem automatischen Analysator der 1.
Wie in der 1 gezeigt umfasst ein automatischer Analysator 10 eine Probenscheibe 12, auf der eine Anzahl von Probenbehältern 11 für die Aufnahme einer Probe angebracht werden kann; eine erste Reagensscheibe 14 und eine zweite Reagensscheibe 15, auf der jeweils eine Anzahl von Reagensbehältern 13a bzw. 13b für die Aufnahme eines ersten Reagens bzw. eines zweiten Reagens angeordnet werden kann; und eine Reaktionsscheibe 17, auf der entlang der Umfangsrichtung eine Anzahl von Reaktionsbehältern 16 angeordnet ist.
Zwischen der Reaktionsscheibe 17 und der Probenscheibe 12 ist eine Probenabgabevorrichtung 20 vorgesehen, die eine am Probenbehälter 11 aufgesaugte Probe in den Reaktionsbehälter 16 abgibt (ausgibt).
Zwischen der Reaktionsscheibe 17 und der ersten Reagensscheibe 14 ist eine erste Reagensabgabevorrichtung 21 vorgesehen, die ein vom Reagensbehälter 13a an der ersten Reagensscheibe 14 aufgesaugtes Reagens in den Reaktionsbehälter 16 abgibt. Gleichermaßen ist zwischen der Reaktionsscheibe 17 und der zweiten Reagensscheibe 15 eine zweite Reagensabgabevorrichtung 22 vorgesehen, die ein vom Reagensbehälter 13b an der zweiten Reagensscheibe 15 aufgesaugtes Reagens in den Reaktionsbehälter 16 abgibt.
Am äußeren Umfang der Reaktionsscheibe 17 sind zwei Rührer 30, die nach der Abgabe des ersten Reagens und des zweiten Reagens die Flüssigkeit in den Reaktionsbehältern 16 umrühren, eine Lichtquelle 40, die Licht durch die Reaktionsbehälter 16 schickt, und ein Behälter-Reinigungsmechanismus 31 zum Reinigen der Reaktionsbehälter 16 in dieser Reihenfolge in der Rotationsrichtung der Reaktionsscheibe 17 vorgesehen.
In einer Position gegenüber der Lichtquelle 40 ist ein spektroskopisches optisches System (ein Detektor) 41 derart angeordnet, dass sich die Reaktionsscheibe 17 dazwischen befindet. In der Nähe des spektroskopischen optischen Systems ist eine Signalverarbeitungsschaltung 42 vorgesehen, die die Signale von dem spektroskopischen optischen System 41 verarbeitet. Die Signalverarbeitungsschaltung 42 ist mit einem Computer 43 verbunden. Der automatische Analysator 10 umfasst auch eine Steuerung 44, die den Betrieb des ganzen Analysators steuert und die mit der Außenseite davon Daten austauscht.
Wie in der 2 gezeigt, umfasst das spektroskopische optische System 41 ein Beugungsgitter 45 und ein Sensorarray 46 aus zwölf Licht aufnehmenden Elementen. Vom Sensorarray 46 führt eine Anzahl von Signalleitungen zur Signalverarbeitungsschaltung 42. In der Signalverarbeitungsschaltung 42 befinden sich eine Anzahl von logarithmischen Verstärkern 50, eine Anzahl von AD-Konvertern (Analog-Digital-Konvertern) 51, eine variable Umwandlungseinheit 52 und eine Operationseinheit (Berechnungseinrichtung) 53. In der Signalverarbeitungsschaltung 42 werden außerdem eine Umwandlungstabelle 54 und Kalibrierdaten 55 gespeichert. Der Computer 43 umfasst eine Aufzeichnungseinheit 56 und eine Anzeigeeinheit 57.
Der automatische Analysator 10 arbeitet wie folgt. Eine Probe von einem Testobjekt wie Blut wird in den Probenbehälter 11 gegeben, der auf die Probenscheibe 12 gesetzt wird. Die für die Probe gewünschte Analyse wird in die Steuerung 44 eingegeben.
Von der Probenabgabevorrichtung 20 wird die Probe aufgenommen und eine bestimmte Menge davon in den Reaktionsbehälter 16 auf der Reaktionsscheibe 17 abgegeben. In den Reaktionsbehälter 16, in den die Probe abgegeben wurde, wird von der ersten Reagensabgabevorrichtung 21 aus dem Reagensbehälter 13a auf der ersten Reagensscheibe 14 eine bestimmte Menge von einem ersten Reagens gegeben. Gegebenenfalls wird von der zweiten Reagensabgabevorrichtung 22 aus dem Reagensbehälter 13b auf der zweiten Reagensscheibe 15 auch eine bestimmte Menge von einem zweiten Reagens zugegeben. Dann werden die in den Reaktionsbehälter 16 eingegebene Probe und das zugegebene Reagens vom Rühren 30 verrührt.
Die Reaktionsscheibe 17 wiederholt periodisch Drehungen und Stops, wobei, wenn sich der Reaktionsbehälter 16 vor der Lichtquelle 40 befindet, für die Photometrie von der Lichtquelle 40 Licht durch den Reaktionsbehälter 16 gestrahlt wird. Nach der Probenabgabe wird die Photometrie während einer Reaktionszeit von 10 Minuten wiederholt. Daraufhin wird die Reaktionsflüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter 16 entfernt und der Reaktionsbehälter vom Behälter-Reinigungsmechanismus 31 gereinigt. Während dieses Vorgangs erfolgt parallel in einem anderen Reaktionsbehälter 16 eine Untersuchung mit einer anderen Probe und einem anderen Reagens.
Das Licht von der Lichtquelle 40 umfasst einen großen Wellenlängenbereich von Ultraviolett bis Infrarot. Das Licht, das den Reaktionsbehälter 16 durchlaufen hat, tritt in das spektroskopische optische System 41 ein, wird bezüglich der Wellenlängen am Beugungsgitter 45 aufgeteilt und vom Sensorarray 46 aufgenommen. Die einzelnen Licht aufnehmenden Elemente des Sensorarrays 46 geben für ihre jeweilige Wellenlänge λ1 bis λ12 entsprechende Photoströme ab, die von den logarithmischen Verstärkern 50 in der Signalverarbeitungsschaltung 42 logarithmisch umgewandelt werden. Jeder der logarithmischen Verstärker 50 gibt für den Fall, dass im Reaktionsbehälter 16 keine Lichtabsorption erfolgt, als Bezugswert einen bestimmten Photostromwert aus. Das Ausgangssignal jedes der logarithmischen Verstärker ist proportional zum Absorptionsgrad. Das heißt, dass die Signale für die Wellenlängen λ1 bis λ12 in die dekadische Extinktion umgewandelt werden. Die dekadische Extinktion bzw. der Absorptionsgrad wird dabei durch den Logarithmus der Abschwächung der Lichtintensität ausgedrückt und ist ein Wert, der durch die Multiplikation des Zehnerlogarithmus der Lichtdurchlässigkeit auf einer Strecke von 10 Millimeter mit –1 erhalten wird. Die Einheit des Absorptionsgrades ist ”ABS”. Das Ausgangssignal der einzelnen logarithmischen Verstärker 50 wird vom AD-Konverter 51 in einen digitalen Wert umgewandelt, der proportional zum Absorptionsgrad ist.
Das vom AD-Konverter 51 in einen digitalen Wert umgewandelte Ausgangssignal wird in der variablen Umwandlungseinheit 52 unter Verwendung der vorher festgelegten Umwandlungstabelle 54 in einen sekundären Parameter umgewandelt. Der sekundäre Parameter ist bei der vorliegenden Erfindung derjenige Parameter, der unter Verwendung der Werte für eine Mehrzahl von Absorptionsgraden berechnet wird.
In der variablen Umwandlungseinheit 52 wird dabei die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionsgrades in eine Funktion ”h(λ)” umgewandelt, die durch eine lineare Kombination als Synthese einer Funktion ”f(λ)” zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente mit einer Funktion ”g(λ)” zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Rauschkomponente erhalten wird, wie es die folgenden Gleichungen zeigen: f(λ) = exp(–kλ) g(λ) = konstant h(λ) = A·f(λ) + B·g(λ)
In diesen Gleichungen ist ”k” ein Koeffizient, der den Gradient der Wellenlängenabhängigkeit der von der Aggregation verursachten Absorption ausdrückt. Der Wert von ”k” wird für jeden Analysepunkt auf einen anderen Wert gesetzt und vorab in der Umwandlungstabelle 54 gespeichert. Die Symbole ”A” und ”B” stehen für unbestimmte Koeffizienten.
Die Werte von A und B werden mit einer gewichteten Methode der kleinsten Quadrate derart bestimmt, dass die Unterschiede zwischen der Funktion h(λ) und den an den AD-Konvertern 51 erhaltenen Werten für den Absorptionsgrad bei den Wellenlängen λ1 bis λ12 minimal sind. Der Wert von A wird als sekundärer Parameter an die Operationseinheit 53 ausgegeben. Der bei der gewichteten Methode der kleinsten Quadrate verwendete Gewichtungskoeffizient ”W” wird in der Umwandlungstabelle 54 als ein Wert gespeichert, der von der Wellenlänge ”λ” und dem Absorptionsgrad ”ABS” abhängt. In einem einfachen Beispiel, bei dem eine vorher bestimmte Obergrenze ”ABSmax” für den Absorptionsgrad als Bezugswert herangezogen wird, wird der Wert von W auf Null gesetzt, wenn der Absorptionsgrad gleich oder größer ist als ABSmax, und auf Eins gesetzt, wenn der Absorptionsgrad kleiner ist als ABSmax. Der Messwert für eine Wellenlänge, bei der der Absorptionsgrad größer ist als der vorher bestimmte Wert, wird damit nicht für die Berechnung der Konzentration verwendet.
In der Operationseinheit 53 wird unter Verwendung der gespeicherten Kalibrierdaten 55, die durch ein vorheriges Untersuchen der Beziehung zwischen der Konzentration des gemessenen Materials (der vorgegebenen Komponente) und einem Wert, einer Änderungsgröße oder einem Änderungsgradient für den sekundären Parameter zu einem bestimmten Zeitpunkt im Reaktionsprozess erhalten werden, der Wert auf der Basis der Beziehung in den Wert für die Konzentration umgewandelt (berechnet) und ausgegeben. Der sekundäre Parameter zu dem bestimmten Zeitpunkt wird zum Beispiel jedesmal bei der Messung erhalten, die im Verlauf des Reaktionsprozesses im Reaktionsbehälter mehrmals erfolgt. Die Beziehung mit der Konzentration kann linear sein oder gekrümmt, wie es durch eine Spline-Funktion ausgedrückt wird. Der ausgegebene Konzentrationswert wird in der Aufzeichnungseinheit 56 des Computers 43 aufgezeichnet und an der Anzeigeeinheit 57 angezeigt.
Da die Funktion f(λ) eine logarithmische Funktion der Wellenlänge ist, wird bei einer Messung der Aggregation an kleinen Teilchen wie bei der Latexagglutination oder der Immunnephelometrie vorzugsweise der sekundäre Parameter als Messeinheit verwendet, wie es bei einer Messung der Konzentration des gemessenen Materials auf der Basis der von Aggregationssubstanzen im Material verursachten Lichtabsorption der Fall ist. In den 3 und 4 sind Beispiele für solche bevorzugte Daten gezeigt.
Die 3 zeigt graphisch die Ergebnisse, die bei einer Messung der Änderung des Absorptionsgrades bei jeder Wellenlänge an dem von Sekisui Medical Co., Ltd. hergestellten Nanopia CRP erhalten werden, dem Reagens für die Latexagglutination. An der horizontalen Achse ist die Wellenlänge angetragen und an der vertikalen Achse in einem logarithmischen Maßstab der Absorptionsgrad. Wie in der 3 gezeigt, bildet der Absorptionsgrad im logarithmischen Maßstab in Abhängigkeit von der Wellenlänge eine nach rechts unten verlaufende Kurve, wobei die Kurve nach dem Hinzufügen des Reagens im wesentlichen mit dem Fortschreiten der Reaktion parallel nach oben wandert. Bei langen Wellenlängen wird der Gradient der Kurve kleiner, was am Messfehler und dem Einfluss des Rauschens bei kleinen Absorptionsgraden liegt.
Die 4 zeigt graphisch die Ergebnisse, die bei einer Messung der Änderung des Absorptionsgrades bei jeder Wellenlänge an dem von Sekisui Medical Co., Ltd. hergestellten Pureauto S IgG erhalten werden, dem Reagens für die Immunnephelometrie. In der 4 verläuft die Kurve für den Absorptionsgrad bezüglich der Wellenlänge ähnlich wie in der 3 nach rechts unten, und die Kurve wandert mit dem Fortschreiten der Reaktion nach dem Hinzufügen des Reagens im wesentlichen parallel nach oben. Insgesamt sind die Absorptionsgrade größer als in der 3, und auch der Gradient bezüglich der Wellenlänge ist ein anderer. Tendenziell verläuft der Absorptionsgrad auf der Seite der kurzen Wellenlängen nicht gerade weiter. Der Grund dafür liegt an der Begrenzung des Erfassungsbereichs, dem Prozon-Phänomen und anderem.
Es wurde versucht, die Daten in die Funktion h(λ) umzuwandeln. Das Ergebnis ist in der 5 dargestellt. Die 5 ist eine graphische Darstellung des Ergebnisses, das bei der Umwandlung der Daten für die Messung 100 Sekunden nach dem Hinzufügen des Reagens in der 3 in die Funktion h(λ) erhalten wird.
Wie in der 5 gezeigt, stellt sich heraus, dass die lineare Kombination der Funktion h(λ), die durch die Umwandlung der Werte des Absorptionsgrades erhalten wird, der graphischen Darstellung für die Werte des Absorptionsgrades außerordentlich nahe liegt und die Genauigkeit sehr groß ist.
Auf diese Weise wird bei der ersten Ausführungsform eine sehr genaue Konzentrationsanalyse erhalten, da der sekundäre Parameter unter Verwendung der Werte für den Absorptionsgrad für eine Anzahl von Wellenlängen berechnet wird. Das in den Werten für den Absorptionsgrad bei jeder Wellenlänge enthaltene Rauschen kann somit dadurch verringert werden, dass aus den Werten für die Absorptionsgrade bei einer Anzahl von Wellenlängen der sekundäre Parameter berechnet wird, so dass damit eine sehr genaue Konzentrationsanalyse erhalten wird.
Da bei der ersten Ausführungsform der Koeffizient A der Funktion f(λ) zum Ausdrücken des Signals und der Koeffizient B der Funktion g(λ) zum Ausdrücken des Rauschens durch die Methode des kleinsten Quadrats erhalten werden, ist der Einfluss des Rauschens auf den Wert von A, der als der sekundäre Parameter verwendet wird, auch dann gering, wenn das in den Signalen für alle Wellenlängen enthaltene Rauschen von Luftblasen im Reaktionsbehälter 16 verursacht wird. Es lässt sich somit auch in diesem Fall eine sehr genaue Konzentrationsanalyse erhalten. Da in diesem Fall das g(λ) ein konstanter Wert ist, stimmt die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtabsorption, die von großen Luftblasen und dergleichen verursacht wird, mit der Funktion überein, so dass der Einfluss des Rauschens wirkungsvoll beseitigt wird.
Bei der ersten Ausführungsform wird für die Bestimmung des Absorptionsgrades bei einer Wellenlänge, bei der die Absorptionsrate groß ist, eine gewichtete Methode der kleinsten Quadrate mit einer Verringerung der Gewichtungsfunktion angewendet, so dass der Einfluss der Wellenlänge auch dann klein ist, wenn der Absorptionsgrad bei einem Teil der Wellenlängen die Erfassungs-Obergrenze erreicht, weil die Konzentration im gemessenen Material hoch ist, oder wenn der Absorptionsgrad wegen des Prozon-Effekts und dergleichen nicht richtig gemessen werden kann, so dass bis in den Bereich der hohen Konzentration hinein eine genaue Analyse möglich ist.
Da bei der ersten Ausführungsform auch das Signal von kurzen Wellenlängen verwendet wird, bei denen der Absorptionsgrad hoch ist, kann auch dann eine sehr empfindliche Analyse erhalten werden, wenn die Konzentration niedrig ist und der Absorptionsgrad bei den langen Wellenlängen klein ist, so dass auch bei einer kleinen Konzentration eine sehr empfindliche Analyse möglich ist.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Funktion f(λ) zum Ausdrücken des Signals eine Exponentialfunktion mit einem negativen Koeffizienten, so dass die Wellenlängenabhängigkeit der Lichtabschwächung durch Teilchen, deren Durchmesser kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts, die durch die Mie-Streutheorie für die Lichtstreuung und dergleichen berechnet wird, mit der Funktion übereinstimmt. Der sekundäre Parameter kann daher reproduzierbar so berechnet werden, dass er mit der Wellenlängenverteilung des Absorptionsgrades übereinstimmt, der durch die Aggregationsteilchen verursacht wird. Da dabei der Koeffizient für jeden Messpunkt individuell bestimmt werden kann, kann die Analyse auch an ein System angepasst werden, bei dem der Durchmesser und die Konzentration der Aggregationsteilchen verschieden sind, so dass bei verschiedenen Arten von Analysen eine sehr genaue Analyse in einem großen Messbereich erhalten werden kann.
Bei der ersten Ausführungsform werden die Kalibrierdaten 55 für die Kalibrierkurve bezüglich der bekannten Konzentrationen nicht für den Absorptionsgrad bei den einzelnen Wellenlängen, sondern für den sekundären Parameter erhalten. Der Vorgang zum Erhalten der Kalibrierkurve ist daher einfacher, und außerdem wird eine konsistente Kalibrierkurve erhalten, bei der nicht an Übergangsstellen umgeschaltet werden muss, so dass eine sehr genaue Konzentrationsanalyse möglich ist.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Kalibrierkurve bezüglich des einen sekundären Parameters angewendet. Es lässt sich also nicht nur eine Kalibrierkurve für eine lineare Beziehung verwenden, sondern ebenso leicht auch eine Kalibrierkurve für eine gekrümmte Beziehung, wie sie etwa durch eine Spline-Funktion ausgedrückt wird. Die vorliegende Erfindung kann also auch bei Analysen angewendet werden, bei denen verschiedene Arten von Reaktionen verwendet werden. Außerdem lässt sich eine genaue Analyse in einem breiten Konzentrationsbereich von niedrigen Konzentrationen bis hin zu hohen Konzentrationen durchführen.
Da bei der ersten Ausführungsform mit einer Messung eine Analyse in einem breiten Konzentrationsbereich von niedrigen Konzentrationen bis hin zu hohen Konzentrationen durchgeführt werden kann, ist es nicht erforderlich, in Abhängigkeit von Konzentrationsunterschieden das Reagens oder die Abgabemenge zu ändern, so dass weniger Analysen durchgeführt werden müssen und die Analysekosten herabgesetzt werden können.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist die Funktion g(λ) zum Ausdrücken des Rauschens ein konstanter Wert, da gemäß der Mie-Streutheorie und dergleichen die Lichtabschwächung durch Luftblasen und anderes, die die Quelle des Rauschens ist, keine Wellenlängenabhängigkeit zeigt, wenn der Teilchendurchmesser ein Mehrfaches der Wellenlänge beträgt. Anstelle des konstanten Wertes kann jedoch auch für das g(λ) eine Funktion eingeführt werden, die zum Beispiel die Wellenlängenabhängigkeit der Serumfarbe zeigt. Es kann aber auch gleichzeitig eine Anzahl von Funktionen für eine Mehrzahl von Wellenlängenabhängigkeiten eingeführt werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist das f(λ) eine logarithmische Funktion der Wellenlängen, so dass die Erfindung leicht an den Fall des Messens der Aggregation an kleinen Teilchen wie bei der Latexagglutination und der Immunnephelometrie angepasst werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn zum Beispiel in eine Analyse für eine Farbreaktion mittels einer Enzymreaktion und dergleichen als f(λ) eine zu den Wellenlängeneigenschaften des Absorptionsgrades der Farbreaktion passende Funktion verwendet wird, kann auch bei der Farbreaktion eine sehr genaue Analyse erhalten werden, bei der das Rauschen nur einen sehr geringen Einfluss ausübt.
Bei der Analyse von Farbreaktionen kann auch ein herkömmliches Verfahren mit einer Verwendung des Unterschieds zwischen den Absorptionsgraden bei zwei Wellenlängen angewendet werden. In diesem Fall kann der Unterschied zwischen den Absorptionsgraden bei den beiden Wellenlängen als sekundärer Parameter herangezogen werden.
(Zweite Ausführungsform)
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ersten Ausführungsform ähnlich, mit Ausnahme des Punktes, dass das Berechnungsverfahren in der variablen Umwandlungseinheit 52 anders ist. Eine Erläuterung der ähnlichen Teile wird so weit wie möglich vermieden.
Bei der zweiten Ausführungsform wird wie im folgenden beschrieben durch die variable Umwandlungseinheit 52 unter Verwendung einer Funktion ”D(λ, λ12)”, die durch die Differenz zwischen dem Absorptionsgrad ”ABS(λ)” bei jeder Wellenlänge ”λ” und dem Absorptionsgrad ”ABS(λ12)” bei der längsten Wellenlänge ”λ12” definiert ist, einer Gewichtungsfunktion ”W(λ)” und einer Verstärkungsfunktion ”G(λ)” ein sekundärer Parameter ”Pa2” berechnet: Pa2 = W(λ1)G(λ1)D(λ1, λ12) + W(λ2)G(λ2)D(λ2, λ12) + ... + W(λ11)G(λ11)D(λ11, λ12)
Dabei gilt folgendes: D(λi, λj) = ABS(λi) – ABS(λj) W(λ1) + W(λ2) + ... + W(λ11) = 1 G(λ) = C·exp(kλ) ”C” ist eine Konstante.
Der Wert von W(λ) hängt auch vom Absorptionsgrad ab und wird so verändert, dass er bei Wellenlängen, bei denen der Absorptionsgrad relativ groß oder klein ist, klein ist, und dass er bei Wellenlängen zwischen den Wellenlängen mit großem und kleinem Absorptionsgrad groß ist. Das heißt, dass der Wert von W(λ) unter Verwendung der Umwandlungstabelle 54 so bestimmt wird, dass er bei Wellenlängen, bei denen der Absorptionsgrad einen festgelegten oberen Grenzwert übersteigt, klein ist und mit der Verkürzung der Wellenlänge in einem Bereich, in dem der Absorptionsgrad den oberen Grenzwert nicht erreicht, größer wird. Der Wert von k wird in der Umwandlungstabelle 54 als ein für jede Messeinheit anderer Wert gespeichert. Die danach in der Operationseinheit 53 durchgeführte Verarbeitung ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
Bei der zweiten Ausführungsform wird somit das im Wert für den Absorptionsgrad bei jeder Wellenlänge enthaltene Rauschen dadurch entfernt, dass der Wert für den Absorptionsgrad bei einer anderen Wellenlänge vom Wert für den Absorptionsgrad bei der einen Wellenlänge subtrahiert wird, so dass eine sehr genaue Analyse mit einem sehr geringen Einfluss des Rauschens erhalten wird.
Bei der zweiten Ausführungsform wird zur Beseitigung des Rauschens der Absorptionsgrad bei der längsten Wellenlänge verwendet, bei der die von den Aggregationsteilchen verursache Lichtabsorption am kleinsten ist, so dass der dem Rauschen entsprechende Absorptionsgrad wirkungsvoll entfernt wird und der Verlust bei dem dem Signal entsprechenden Absorptionsgrad gering ist. Es lässt sich so eine sehr genaue Analyse erhalten. Selbstverständlich kann anstelle der längsten Wellenlänge in Abhängigkeit von den Wellenlängeneigenschaften der Vorrichtung oder den Eigenschaften der Messung auch eine andere Wellenlänge gewählt werden.
Da bei der zweiten Ausführungsform die Gewichtungsfunktion bei der Wellenlänge herabgesetzt wird, bei der der Absorptionsgrad den oberen Grenzwert übersteigt, sind die Fehler aufgrund der Erfassungsgrenze oder des Prozons auch dann kleiner, wenn die im gemessenen Material enthaltene Menge an Aggregationssubstanzen bei hoher Konzentration groß ist. Es wird somit auch im Bereich hoher Konzentrationen eine sehr genaue Analyse erhalten.
Bei der zweiten Ausführungsform wird der Wert der Gewichtungsfunktion bei den sehr empfindlichen kurzen Wellenlängen bei einer Wellenlänge erhöht, bei der der Absorptionsgrad gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ist. Auch im Bereich kleiner Konzentrationen kann somit eine sehr genaue Analyse erhalten werden.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Verstärkungsfunktion G(λ) eine Funktion, die zur Wellenlängeneigenschaft der von Teilchen mit einem kleineren Durchmesser als der Wellenlänge des Lichts verursachten Absorption invers ist, so dass der Gradient der Beziehung zwischen der Konzentration der Aggregationssubstanzen und dem sekundären Parameter bei jeder Wellenlänge der gleiche ist. Die Konzentration der Aggregationssubstanzen und der sekundäre Parameter weisen daher eine proportionale Beziehung auf, die unabhängig ist von der Verteilung der Gewichtungsfunktion. Da die Gradienten in Abhängigkeit von der Wellenlänge verschieden sind, sind sie somit gegensätzlich unterschiedlich, wenn sie ähnlich gemittelt werden. Unter Ausnutzung der Tatsache, dass der Gradient durch eine Exponentialfunktion ausgedrückt wird, wird daher G(λ) als eine von der Wellenlänge abhängige Funktion damit multipliziert, um den Gradienten zu korrigieren. Es wird so eine Kalibrierkurve erhalten, mit der die Gradienten auf den gleichen Wert korrigiert werden. Auf diese Weise kann in einem großen Bereich die Konzentrationsberechnung unter Verwendung des sekundären Parameters mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform wird des weiteren der sekundäre Parameter durch eine Summation der Daten über den Absorptionsgrad bei einer Anzahl von Wellenlängen unter Verwendung der Gewichtungsfunktion erhalten. Es ergibt sich damit der Effekt, dass das in jeder Wellenlänge enthaltene Rauschen gemittelt und verringert wird, so dass eine sehr genaue Analyse mit einem sehr geringen Einfluss des Rauschens erhalten wird.
Bei der zweiten Ausführungsform wird außerdem der Koeffizient k der Verstärkungsfunktion entsprechend der jeweiligen Messung eingestellt, so dass die Erfindung für Objekte in einem weiten Umfang einschließlich der Latexagglutination und der Immunnephelometrie angewendet werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Berechnung des sekundären Parameters nicht wie bei der Methode der kleinsten Quadrate kompliziert, sondern einfach, so dass der Umfang der Berechnungen in der variablen Umwandlungseinheit 52 klein ist und eine schnelle Verarbeitung möglich ist.
Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann auch die herkömmliche Differentialanalyse mit zwei Wellenlängen, der Haupt-Wellenlänge λi und der Neben-Wellenlänge λj, herangezogen werden, wozu W(λi) und das andere W(λ) auf 1 bzw. 0 gesetzt werden. Die vorliegende Erfindung kann somit auch bei Messungen mit einer Farbreaktion angewendet werden.
Vorstehend wurde die vorliegende Erfindung anhand der ersten und der
zweiten Ausführungsform konkret beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und es können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen erfolgen.
Zum Beispiel wird bei der ersten und der zweiten Ausführungsform die Konzentration des gemessenen Materials auf der Basis der Beziehung zum sekundären Parameter bestimmt. Die Bestimmung muss jedoch nicht unbedingt auf der Basis des sekundären Parameters erfolgen, solange die Konzentration aus dem Absorptionsgrad bei einer Anzahl von Wellenlängen auf der Basis der Lichtabsorption durch die Aggregationssubstanzen und dem Absorptionsgrad bei der Wellenlänge, die die Rauschkomponente wiedergibt, bestimmt wird. Das heißt, dass die Konzentration auch direkt durch ein neuronales Netzwerk und dergleichen aus den eingegebenen Werten für den Absorptionsgrad bei den Wellenlängen und ohne Berechnung des Zwischenparameters bestimmt werden kann.
Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform umfassen die für die Bestimmung der Konzentration des gemessenen Materials verwendeten Wellenlängen die zwölf Wellenlängen λ1 bis λ12. Es können jedoch auch mehr oder weniger als zwölf Wellenlängen sein, solange es eine Mehrzahl von Wellenlängen ist, etwa drei Wellenlängen.
Bei der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform sind die variable Umwandlungseinheit 52, die Operationseinheit 53, die Umwandlungstabelle 54 und die Kalibrierdaten 55 in die Signalverarbeitungsschaltung 42 eingebettet. Sie müssen sich jedoch nicht in der Signalverarbeitungsschaltung 42 befinden, sondern deren Funktionen können durch eine Software erhalten werden, die im Computer 43 eine Umwandlung in den sekundären Parameter mittels eines Umwandlungsausdrucks bewirkt. Wenn sie sich in der Signalverarbeitungsschaltung 42 befinden, ist der Vorteil der, dass wenig Signale zum Computer 43 übertragen werden müssen und dass der Umfang der Berechnungen im Computer 43 klein ist. Wenn ihre Funktionen im Computer 43 ausgeführt werden, kann demgegenüber der Aufbau der Signalverarbeitungsschaltung 42 vereinfacht werden, die Operationsalgorithmen können leicht geändert werden, und so weiter.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die 6 zeigt das Analyseergebnis bei einem herkömmlichen Verfahren und bei dem Verfahren der ersten Ausführungsform im Falle der Verwendung von Nanopia CRP, das von Sekisui Medical Co., Ltd. hergestellt wird, als Reagens und bei der Anwendung eines niedrig konzentrierten Kontrollserums des CRP für die Probe. Die horizontale Achse zeigt die Konzentration der Probe und die vertikale Achse das Analyseergebnis. Bei dem herkömmlichen Verfahren wird der Zwei-Wellenlängen-Unterschied zwischen der Haupt-Wellenlänge bei 570 nm und der Neben-Wellenlänge bei 800 nm verwendet und die Konzentration durch den Unterschied bei zwei Messungen 45 Sekunden und 300 Sekunden nach dem Beginn der Reaktion und mit einem durch die bekannten Proben mit einer Konzentration von 0 mg/dL bzw. 0,05 mg/dL kalibrierten Wert bestimmt.
Bei der ersten Ausführungsform ist es erforderlich, die Werte für k und den Gewichtungskoeffizienten W zu bestimmen, wobei zwei Kombinationsarten dafür verwendet wurden. Die Messwellenlängen λ sind die zwölf Wellenlängen bei 340, 405, 450, 480, 505, 546, 570, 600, 660, 700, 750 und 800 nm. Im Beispiel 1a ist k = 0,088, und der Gewichtungskoeffizient W wird für jede Wellenlänge außer 340 nm durch exp(kλ) ausgedrückt. Im Beispiel 1b wird in der Gewichtungsfunktion W des Beispiels 1a die Gewichtung für die Wellenlangen 405, 700 und 800 nm weiter angehoben. Auch in diesen Fällen erfolgt wie bei dem herkömmlichen Verfahren die Messung zweimal 45 Sekunden und 300 Sekunden nach dem Beginn der Reaktion, und die Konzentration wird unter Verwendung des Unterschieds zwischen den jeweils berechneten sekundären Parameter und mit einem für die bekannten Proben mit einer Konzentration von 0 mg/dL bzw. 0,05 mg/dL kalibrierten Wert bestimmt.
Die Messung erfolgte an Proben mit elf verschiedenen Konzentrationen von 0 bis 0,05 mg/dL jeweils fünfmal. Um den Einfluss des Rauschens zu verstehen, wird eine Umgebung erzeugt, in der außerhalb des Reaktionsbehälters viele Luftblasen herumtreiben. Die daraus abgeleitete Rauschkomponente wird zu den Messdaten hinzuaddiert. In der 6 sind die Analyseergebnisse graphisch dargestellt. Der Mittelwert für jede Konzentration wird durch eine ausgezogene Linie angezeigt und der Wert der Standardabweichung durch eine gestrichelte Linie. Es zeigt sich, dass im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren die Linearität der Mittelwerte besser ist und dass auch die Werte für die Standardabweichung kleiner sind. Das Rauschen beeinflusst die Daten daher weniger. Der Mittelwert der Standardabweichung beträgt bei dem herkömmlichen Verfahren 0,0071 mg/dL, beim Beispiel 1a 0,0043 mg/dL und beim Beispiel 1b 0,034 mg/dL. Der Einfluss des Rauschens verringert sich damit gegenüber dem herkömmlichen Verfahren bei den Beispielen 1a und 1b um 39% bzw. 55%.
Beim Beispiel 1a ist der Gewichtungskoeffizient W proportional der inversen Zahl für den Absorptionsgrad, der bei der Wellenlänge erwartet wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass bei der Berechnung von A mit der Methode der kleinsten Quadrate die Daten für Wellenlängen mit einem großen Absorptionsgrad mit einer großen Gewichtung versehen werden, und die Daten der Anzahl von Wellenlängen können mit der jeweils gleichen Auswirkung behandelt werden, wodurch sich der Einfluss des Rauschens weiter verringern lässt.
Bei den Beispielen 1a und 1b wird der Gewichtungskoeffizient für die Daten der Wellenlänge 340 nm, bei der das Rauschen aufgrund der geringen Lichtintensität groß ist, auf 0 gesetzt, so dass eine sehr genaue Analyse erhalten wird, bei der die Wellenlänge mit großem Rauschen keinen Einfluss ausübt.
Beim Beispiel 1b wird der Gewichtungskoeffizient für die Wellenlänge, bei der der Einfluss des Rauschens besonders klein ist, weiter angehoben, so dass eine sehr empfindliche Analyse erhalten wird, bei der der Einfluss des Rauschens gegenüber dem Beispiel 1a noch weiter reduziert ist.
Die 7 zeigt die Analyseergebnisse bei dem herkömmlichen Verfahren und bei dem Verfahren der zweiten Ausführungsform für die Messungen der 6. Bei der zweiten Ausführungsform ist es erforderlich, den Wert von k, die Gewichtungsfunktion W(λ), die Verstärkungsfunktion G(λ) und die Konstante C zu bestimmen, wozu zwei Arten von Kombinationen vorgenommen werden. In einem Beispiel 2a ist k = 0,088, und für alle Wellenlängen mit Ausnahme der von 340 nm wird die Gewichtungsfunktion W(λ) auf 1 gesetzt. In einem Beispiel 2b ist der Wert der Gewichtungsfunktion W(λ) für jede Wellenlänge ein anderer. Auch in diesen Fällen erfolgt wie beim herkömmlichen Verfahren die Messung 45 Sekunden und 300 Sekunden nach Beginn der Reaktion zweimal, und die Konzentration wird mittels der Differenz zwischen den jeweils berechneten sekundären Parameter und unter Verwendung des Kalibrierungsergebnisses für die bekannten Proben mit einer Konzentration von 0 mg/dL bzw. 0,05 mg/dL bestimmt.
Wie aus der 7 ersichtlich ist, ist im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren die Linearität besser, und die Werte für die Standardabweichung sind kleiner, womit das Rauschen die Daten kaum beeinflusst. Bei dem herkömmlichen Verfahren ist der mittlere Wert für die Standardabweichung 0,0071 mg/dL, beim Beispiel 2a 0,0061 mg/dL und beim Beispiel 2b 0,0031 mg/dL. Die Verringerung des Rauscheinflusses beträgt somit im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren beim Beispiel 2a 14% und beim Beispiel 2b 56%.
In den Fällen der Beispiele 2a und 2b umfasst die Berechnung für den sekundären Parameter eine einfache arithmetische Rechnung, so dass die Rauschverringerung mit geringem rechnerischen Aufwand erhalten wird und ein kostengünstiger Umwandler für den sekundären Parameter verwendet werden kann.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann bei automatischen Analysatoren angewendet werden, die automatisch eine Komponente von Blut und dergleichen untersuchen.

Claims

Analyseverfahren unter Verwendung eines automatischen Analysators (10) mit einer Anzahl von Reaktionsbehältern (16); einer Probenabgabevorrichtung (20) zur Abgabe einer Probe in den Reaktionsbehälter (16); einer Reagensabgabevorrichtung (21, 22) zur Abgabe eines Reagens in den Reaktionsbehälter (16) mit der Probe; einer Lichtquelle (40) zum Einstrahlen von Licht in den Reaktionsbehälter (16) mit der Probe und dem Reagens; einem Detektor (41) zum Erfassen des Lichts bei einer Anzahl von Wellenlängen (λ1–λ12), das von der Lichtquelle (40) den Reaktionsbehälter (16) durchsetzt hat; und mit einer Berechnungseinrichtung (53) zum Berechnen der Konzentration einer vorgegebenen Komponente in der Probe unter Verwendung der Signale für die Anzahl von Wellenlängen (λ1–λ12) vom Detektor (41) und auf der Basis einer Beziehung zwischen der Konzentration und einem sekundären Parameter (A), der unter Verwendung einer vorher definierten Umwandlungstabelle (54) oder eines vorher definierten Umwandlungsausdrucks erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren jedes der Signale für die Anzahl von Wellenlängen (λ1–λ12) in einen Absorptionsgrad (ABS) umgewandelt und dann unter Verwendung eines Wertes für den Absorptionsgrad (ABS) bei jeder der Anzahl von Wellenlängen (λ1–λ12) in den sekundären Parameter (A) umgewandelt wird, die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionsgrads (ABS) durch die Synthese (h(λ)) einer Funktion (f(λ)) zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente und einer Funktion (g(λ)) zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Rauschkomponente ausgedrückt wird, in der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente der Koeffizient für die Wellenlänge (λ1–λ12) durch eine negative Exponentialfunktion ausgedrückt wird, und die Rauschkomponente durch Luftblasen im Reaktionsbehälter (16) verursacht und ihre Abhängigkeit bezüglich der Wellenlänge (λ1–λ12) durch einen konstanten Wert ausgedrückt wird.
Analyseverfahren nach Anspruch 1, wobei die Synthese (h(λ)) eine lineare Kombination der Funktion (f(λ)) zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Signalkomponente und der Funktion (g(λ)) zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit der Rauschkomponente umfasst, wobei die Koeffizienten (A, B) für die Funktionen (f(λ), g(λ)) zum Ausdrücken der Wellenlängenabhängigkeit durch die Methode der kleinsten Quadrate erhalten werden.
Analyseverfahren nach Anspruch 1, wobei für eine Absorptionsgraddifferenz, die durch Subtraktion eines Wertes für den Absorptionsgrad (ABS) bei einer bestimmten Wellenlänge (λ1–λ12) vom Wert des Absorptionsgrades (ABS) bei jeder der Anzahl von Wellenlängen (λ1–λ12) erhalten wird, der sekundäre Parameter (A) unter Verwendung einer Verstärkungsfunktion (G(λ)) und einer Gewichtungsfunktion (W(λ)) in Abhängigkeit von der Anzahl der Wellenlängen (λ1–λ12) berechnet wird.
Analyseverfahren nach Anspruch 3, wobei die Gewichtungsfunktion (W(λ)) so verändert wird, dass sie bei Wellenlängen (λ1–λ12) klein ist, bei denen der Absorptionsgrad (ABS) relativ groß oder klein ist, und dass sie bei Wellenlängen (λ1–λ12) groß ist, die zwischen den Wellenlängen (λ1–λ12) liegen, bei denen der Absorptionsgrad (ABS) groß oder klein ist.
Analyseverfahren nach Anspruch 3, wobei die Verstärkungsfunktion (G(λ)) durch eine Exponentialfunktion der Wellenlänge (λ1–λ12) ausgedrückt wird.
Analyseverfahren nach Anspruch 1 oder 5, wobei der Koeffizient für die Wellenlänge (λ1–λ12) in Abhängigkeit von der Art der Messung auf einen jeweils anderen Wert gesetzt wird.
Analyseverfahren nach Anspruch 1, wobei während des Fortschreitens der Reaktion im Reaktionsbehälter (16) die Messung zu einer Anzahl von Zeitpunkten erfolgt, um die Beziehung zwischen der Konzentration und dem Wert, dem Änderungsausmaß oder dem Änderungsgradient des sekundären Parameters (A), der bei den Messungen zu den verschiedenen Zeitpunkten erhalten wird, vorab zu überprüfen und um die Konzentration der vorgegebenen Komponente in der Probe auf der Basis der Beziehung zu berechnen.
Analyseverfahren nach Anspruch 1, wobei der Messwert bei einer Wellenlänge (λ1–λ12), bei der der Absorptionsgrad (ABS) höher ist als ein vorher festgelegter Wert, nicht für die Berechnung der Konzentration der vorgegebenen Komponente verwendet wird.