DE4415253A1

DE4415253A1 - Clinically relevant liquid and suspension analysing method

Info

Publication number: DE4415253A1
Application number: DE4415253A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Backhaus; Dirk Dr Dr Boecker
Original assignee: Boehringer Mannheim GmbH
Current assignee: Roche Diagnostics GmbH
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1994-04-30
Publication date: 1995-11-02

Abstract

The infrared spectra of a number of specimens belonging to known classes are measured, and a multivariate evaluation method is applied with minimisation of association errors of the specimens with the known classes. The resulting parameters of the evaluation method are stored.A specimen of the liquid or suspension is obtained and placed on a carrier. The specimen is dried and subjected to infrared radiation. The infrared spectrum of the specimen is recorded and analysed using the multivariate method. The association of the specimen to a class of the multivariate method is output.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifikation von Körperflüssigkeiten durch ein multivariates Auswerteverfahren mit Klassenzu ordnung, wobei die Probe auf einen Träger aufgebracht, ein Infrarotspektrum der Probe aufgenommen, das Infrarotspektrum mit einem multivariaten Aus werteverfahren ausgewertet und die Probe einer Klasse zugeordnet wird.The present invention relates to a method for classifying Body fluids through a multivariate evaluation method with classes order, the sample being applied to a support, an infrared spectrum of the sample, the infrared spectrum with a multivariate off evaluation method is evaluated and the sample is assigned to a class.

Im Stand der Technik werden beispielsweise von den Firmen Alfa Laval und Bruker Verfahren beschrieben, bei denen Nahrungsmittel oder Gegenstände des täglichen Bedarfes durch eine Infrarotspektroskopie analysiert und die Er gebnisse einer Diskriminanzanalyse unterworfen werden. In der Art von Probennahme und Probenvorbereitung unterscheiden sich die Verfahren je doch stark von einem Auswerteverfahren der klinischen Chemie. Die in der Lebensmittelanalytik untersuchten Proben unterscheiden sich außerdem vom Probenmaterial in der klinischen Chemie, insbesondere in Hinsicht auf die typische Schwankungsbreite der zu analysierenden Eigenschaften. Diese ist in der klinischen Chemie in der Regel so niedrig, daß deutlich höhere Anforde rungen an die spektroskopische Reproduzierbarkeit gestellt werden müssen. Aufgrund der Unterschiedlichkeit des Probenmaterials war eine Anwendung der von Alfa Laval und Bruker beschriebenen Verfahren nicht auf das Gebiet der Erfindung übertragbar.In the prior art, for example, Alfa Laval and Bruker described procedures involving food or items of daily needs analyzed by infrared spectroscopy and the Er results of a discriminant analysis. In the way of Sampling and sample preparation differ depending on the method strongly from an evaluation method of clinical chemistry. The in the Food analysis samples also differ from Sample material in clinical chemistry, especially with regard to the typical range of variation of the properties to be analyzed. This is in Clinical chemistry usually so low that significantly higher requirements must be made to the spectroscopic reproducibility. Due to the diversity of the sample material, one application was the method described by Alfa Laval and Bruker does not apply to the field transferable of the invention.

Eysel et al. beschreiben ein Verfahren zur Analyse von Kniegelenksflüssigkei ten und weisen auf eine Auswertung der Daten mit modernen statistischen Methoden hin. Bei dem in Applied Spectroscopy 47, Seiten 1519 bis 1521 (1993) beschriebenen Verfahren wurde eine Kniegelenksflüssigkeit in eine Kalziumfluoridmeßzelle eingebracht und ein Infrarotspektrum vermessen. In dieser Publikation wird ebenfalls das IR-Spektrum einer eingetrockneten Kniegelenksflüssigkeit beschrieben. Aus dem Vergleich der Spektren schließen die Autoren anhand einzelner Absorptionsbanden, daß in der wasserhaltigen Kniegelenksflüssigkeit Kohlendioxydclathrate vorliegen. Das Vorliegen dieser Clathrate wird mit dem Auftreten von Arthritis verbunden. Dieses Verfahren beruht darauf, daß durch die Probe hindurchgegangene Strahlung ausgewertet wird. Zu diesem Zweck muß die Probe auf eine Kalziumfluoridscheibe aufgebracht werden. Der hohe Preis von Kalzium fluoridträgern steht jedoch einer Einmalverwendung entgegen. Bei Verwen dung der Kalziumfluoridträger sind demnach aufwendige Reinigungsschritte erforderlich. Es hat sich ebenfalls herausgestellt, daß die beschriebene Methode nicht zu ausreichend reproduzierbaren Ergebnissen führt.Eysel et al. describe a method for the analysis of knee fluid and indicate an evaluation of the data with modern statistical Methods. In Applied Spectroscopy 47, pages 1519 to 1521 (1993) described a knee joint fluid in a Calcium fluoride measuring cell introduced and measured an infrared spectrum. In this publication also shows the dried out IR spectrum Knee fluid described. From the comparison of the spectra the authors conclude on the basis of individual absorption bands that in the hydrated knee joint fluid carbon dioxide clathrates are present. The The presence of these clathrates is associated with the appearance of arthritis. This method is based on the fact that samples have passed through Radiation is evaluated. For this purpose the sample must be placed on a Calcium fluoride disk can be applied. The high price of calcium however, fluoride carriers prevent single use. When used The formation of calcium fluoride carriers are therefore complex cleaning steps required. It has also been found that the described Method does not lead to sufficiently reproducible results.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem z. B. Körperflüssigkeiten sicher und zuverlässig klinisch rele vanten Klassen zugeordnet werden können. Es sollte ein Verfahren gefunden werden, das eine hohe Reproduzierbarkeit besitzt und die Analyse auch von komplexen Körperflüssigkeiten auf einfachem und preisgünstigem Wege er möglicht.The object of the present invention was to provide a method ask with the z. B. Body fluids safely and reliably clinically rele vanten classes can be assigned. A procedure should be found that has a high reproducibility and the analysis of complex body fluids in a simple and inexpensive way possible.

Es war weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Methode zur Analyse von Probenflüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, die ohne den Zusatz von Rea genzien die quantitative Bestimmung von Inhaltsstoffen der Probeflüssigkeiten ermöglicht.It was also an object of the invention to provide a method for analyzing To provide sample liquids that are available without the addition of Rea genzien the quantitative determination of ingredients of the sample liquids enables.

Insbesondere war es Aufgabe der Erfindung, die Analyse und Klassifizierung von Körperflüssigkeiten zu vereinfachen.In particular, it was the object of the invention, the analysis and classification of simplifying body fluids.

Es wurde ein Verfahren zur Analyse von Körperflüssigkeiten gefunden, das die Schritte beinhaltetA body fluid analysis method has been found that which includes steps

a) Measurement of infrared spectra of a plurality of samples, the known Belong to classes,
b) Execution of a multivariate evaluation procedure under minimie the assignment errors of the samples to the known classes,
c) storing the parameters of the multivariate evaluation method,
d) providing a sample of the body fluid,
e) placing the sample on a support,
f) drying of the sample,
g) irradiation of the sample with infrared radiation,
h) recording an infrared spectrum of the sample,
i) Analysis of the infrared spectrum by a multivariate evaluation method ren,
j) Output of the assignment of the sample to a class of the multivariate Evaluation method.

Erfindungsgemäße Verfahren befassen sich mit der Analyse von Körper flüssigkeitsproben. Klinisch relevante Körperflüssigkeitsproben, die mit diesem Verfahren ausgewertet werden können, sind z. B. Blut, Plasma, Serum, Hämolysat, Urin, Liquor, Speichel, Transpirationsflüssigkeit, Augenflüssig keit.Methods according to the invention deal with the analysis of the body liquid samples. Clinically relevant body fluid samples taken with this method can be evaluated, z. B. blood, plasma, serum, Hemolysate, urine, cerebrospinal fluid, saliva, perspiration fluid, eye fluid speed.

Insbesondere ist ein erfindungsgemäßes Verfahren geeignet, Körperflüssig keiten mit einer Vielzahl verschiedener Inhaltsstoffe, wie Blut, Plasma und Serum, zu analysieren. A method according to the invention is particularly suitable, body fluid with a variety of different ingredients, such as blood, plasma and Serum to analyze.

Hiermit wird in dieser Patentanmeldung vollinhaltlich auf die deutsche Patent anmeldung P 43 31596.8 Bezug genommen.Hereby, in this patent application, the full content of the German patent application P 43 31596.8 Reference.

Die Durchführung des Verfahrens beginnt mit einem Zurverfügungstellen der zu klassifizierenden Probe einer Körperflüssigkeit. Dies kann in ausreichend bekannter Weise z. B. durch die Entnahme einer Blut- oder Urinprobe erfol gen. Für einige Arten von Proben ist es vorteilhaft, wenn vor der Durchfüh rung des Verfahrens eine Aufarbeitung erfolgt. Vollblut wird beispielsweise zentrifugiert, um Serum und Blutkuchen voneinander zu trennen.The implementation of the process begins with the making available body fluid sample to be classified. This can be sufficient known manner z. B. by taking a blood or urine sample For some types of samples, it is advantageous if, before carrying out The procedure is worked up. Whole blood, for example centrifuged to separate serum and blood cake.

Die gewonnene Probe wird auf einen Träger aufgegeben, der es ermöglicht, ein Infrarotspektrum aufzunehmen. Ein solcher Träger kann beispielsweise ein metallisierter Objektträger sein. Bevorzugt sind solche Träger, die auf ihrer Oberfläche reflektierend sind und eine Rauhigkeit besitzen, die eine diffuse Streuung von Infrarotstrahlung bewirkt. Ebenfalls können solche Träger ver wendet werden, die auf ihrer Oberfläche, auf die die Probe aufgebracht wird, verspiegelt sind. Eine Beschichtung der Träger kann mit Metallen, vorzugs weise Edelmetallen wie Gold, Platin, Palladium aber auch z. B. mit unedlen Metallen, vorzugsweise Aluminium und Chrom erfolgen. Diese Beschichtun gen besitzen den Vorteil, daß sie weitgehend inert gegenüber der Probe und auch gegenüber der Umgebungsluft sind. Die Träger können eine ebene Ober fläche besitzen, auf welche die Probe aufgegeben wird. Erfindungsgemäß be vorzugt sind jedoch solche Träger, die eine Vertiefung zur Aufnahme der Probenflüssigkeit besitzen.The sample obtained is placed on a carrier which enables to record an infrared spectrum. Such a carrier can be, for example be metallized slide. Preferred carriers are those on their Surface are reflective and have a roughness that is diffuse Scattering of infrared radiation causes. Such carriers can also ver be applied to the surface on which the sample is applied are mirrored. A coating of the carrier can be preferred with metals wise precious metals such as gold, platinum, palladium but also z. B. with base Metals, preferably aluminum and chrome. This coating gene have the advantage that they are largely inert to the sample and are also against the ambient air. The straps can be a flat top have surface on which the sample is placed. According to the invention However, preference is given to those carriers which have a recess for receiving the Have sample liquid.

Messungen in diffuser Reflektion besitzen den Vorteil, daß Inhomogenitäten des Probenmaterials, z. B. Trübungen, die Auswertung nicht stören, sondern sogar die diffuse Reflektion unterstützen.Diffuse reflection measurements have the advantage of being inhomogeneous the sample material, e.g. B. turbidity, do not interfere with the evaluation, but even support diffuse reflection.

Gegenüber diesen zur Reflektionsmessung geeigneten Trägern können auch Träger zur Transmissionsmessung vorteilhaft verwendet werden, welche die eingestrahlte Strahlung hindurchlassen. Eine Unterscheidung erfolgt hier wiederum zwischen Trägern mit glatter und mit rauher Oberfläche. Die ge nannten Träger können zum Beispiel aus Kunststoffen, wie Polycarbonat, Polyethylen oder Polymethylmethacrylat, bestehen, die für Infrarotstrahlung in weiten Wellenzahlbereichen durchlässig sind. Diese Träger für die Trans missionsmessung können analog denen für die Reflektionsmessung Vertiefun gen für die Probenflüssigkeit besitzen.Compared to these carriers suitable for reflectance measurement can also Carrier for transmission measurement can be used advantageously, which the Allow radiation to pass through. A distinction is made here again between supports with a smooth and a rough surface. The ge named carriers can for example be made of plastics, such as polycarbonate, Polyethylene or polymethyl methacrylate, which are used for infrared radiation wide wave number ranges are permeable. These carriers for the trans Mission measurements can be analogous to those for reflection measurements have conditions for the sample liquid.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Trägers besitzt dieser ein oder mehrere Öffnungen, in welche die Probenflüssigkeit appliziert werden kann. Geeignete Ausführungsformen der Träger mit Öffnungen sind bei spielsweise Ösen, Netze und perforierte Folien. Die Probe wird über der Öff nung so auf die Träger aufgegeben, daß sie ausspreitet. Bei geeignetem Quer schnitt der Öffnungen bildet die Probenflüssigkeit zunächst einen freitragen den Tropfen aus, der die Öffnung des Probeträgers verschließt. Nach dem Trocknen bildet sich ein dünner freitragender Film aus. Besonders geeignete Öffnungsquerschnitte liegen im Bereich von 200 bis 1000 µm. Die Stabilität der Filme kann gegebenenfalls durch den Zusatz sogenannter Filmbildner er höht werden. Filmbildner sind beispielsweise Proteine, Acrylate und ober flächenaktive Substanzen. Probenflüssigkeiten mit relativ hohem Proteinge halt, wie z. B. Vollblut, Serum und Plasma, bilden bei den genannten Öff nungsquerschnitten in der Regel Filme ohne Zusatz von Filmbildnern aus.In a particularly preferred embodiment, the carrier has one or more openings into which the sample liquid is applied can. Suitable embodiments of the carrier with openings are in for example eyelets, nets and perforated foils. The sample is placed over the public on the carrier so that it spreads. With a suitable cross cut of the openings, the sample liquid initially forms a cantilever the drop that closes the opening of the sample carrier. After this Drying forms a thin, self-supporting film. Particularly suitable Opening cross sections are in the range of 200 to 1000 µm. The stability if necessary, the films can be added by adding so-called film formers be raised. Examples of film formers are proteins, acrylates and above surface-active substances. Sample liquids with a relatively high protein content stop, such as B. whole blood, serum and plasma, form at the above-mentioned public transport cross sections usually without adding film formers.

Das Eintrocknen der Probeflüssigkeit kann analog zu dem Eintrocknen von Proben auf reflektierenden Trägern erfolgen. Öffnungsquerschnitt des Trägers und gegebenenfalls der Zusatz von Filmbildnern muß so auf die Proben flüssigkeit abgestimmt werden, daß der Flüssigkeitsfilm, der in der Öffnung des Trägers aufgespannt ist, beim Trocknen nicht reißt.The drying of the sample liquid can be analogous to the drying of Samples are taken on reflective supports. Opening cross section of the carrier and if necessary the addition of film formers must be so on the samples liquid are matched to the liquid film that is in the opening the carrier is stretched, does not tear when drying.

Zur Aufnahme eines Infrarotspektrums wird der getrocknete Film möglichst senkrecht zu seiner Oberfläche bestrahlt, so daß sich kein Trägermaterial im Strahlengang befindet. Da in der Praxis stets Probenmaterial an Wandungen des Trägers haftet, entzieht sich ein Teil der Probenflüssigkeit der Auswer tung. Um diesen Anteil möglichst gering zu halten, kann das Trägermaterial so gewählt werden, daß es möglichst geringe Flächen bietet, an denen Flüssigkei ten haften. Perforierte Folien können beispielsweise möglichst dünn gewählt werden, so daß die der Öffnung zugewandte Kante möglichst klein ist. Eine weitere Möglichkeit, die Adhäsion von Probenflüssigkeiten zu verringern, be steht darin, hydrophobe Trägermaterialien einzusetzen. Beispielsweise kann eine perforierte Folie aus Teflon®, Polyethylen oder Polypropylen gefertigt sein. Besonders günstig sind Metallfolien oder Metallverbundfolien, die auf einer Seite mit einem hydrophoben Material, beispielsweise den oben genann ten Kunststoffen, beschichtet sind. Bei Verwendung von Metallösen können diese vor ihrem Einsatz z. B. mit Teflonspray flüssigkeitsabweisend be schichtet werden. Geeignete Träger sind in dem Patent US-5,290,705 be schrieben, auf das hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.In order to record an infrared spectrum, the dried film is made as possible irradiated perpendicular to its surface, so that no carrier material in the Beam path is located. Since in practice there is always sample material on the walls of the carrier sticks, part of the sample liquid is withdrawn from the ejector tung. In order to keep this proportion as low as possible, the carrier material can be chosen so that it offers the smallest possible areas where liquid stick. Perforated foils can be chosen to be as thin as possible, for example be so that the edge facing the opening is as small as possible. A another possibility to reduce the adhesion of sample liquids, be is to use hydrophobic substrates. For example a perforated film made of Teflon®, polyethylene or polypropylene his. Metal foils or metal composite foils based on one side with a hydrophobic material, for example the one mentioned above ten plastics are coated. When using metal eyelets these before using z. B. be liquid repellent with Teflon spray be layered. Suitable carriers are described in US Pat. No. 5,290,705 wrote, to which reference is hereby made in full.

Da bei der Transmissionsmessung an freitragenden Filmen nur ein Teil des Probenmaterials bestrahlt wird, ist eine integrale Auswertung analog dem be vorzugten Verfahren in P 43 31 596.8 mit reflektierenden Tragern nicht mög lich. Für eine quantitative oder semiquantitative Auswertung ist es daher vor teilhaft, eine Referenzsubstanz in das Probenmaterial zu mischen. Ist die Menge an Referenzsubstanz und die Menge an Probenmaterial vor der Mischung bekannt, so kann die Konzentration der Referenzsubstanz in der Mischung berechnet werden. Mit dem Infrarotspektrum wird dann aufgrund der Absorption der Referenzsubstanz auf die Menge an Probenmaterial zu rückgeschlossen. Auf diese Weise ist eine Konzentrationsbestimmung von Substanzen in der Probe durchführbar.Since only a part of the Is irradiated, an integral evaluation is analogous to the be preferred method in P 43 31 596.8 not possible with reflective supports Lich. It is therefore available for a quantitative or semi-quantitative evaluation partial to mix a reference substance in the sample material. Is the Amount of reference substance and the amount of sample material before the Known mixture, so the concentration of the reference substance in the Mixture can be calculated. The infrared spectrum is then due to the absorption of the reference substance to the amount of sample material infered. In this way a concentration determination of Substances can be carried out in the sample.

Bei einer ebenfalls vorteilhaften Methode zur quantitativen Messung wird die Dicke des Filmes interferrometrisch bestimmt. Die vom Infrarotstrahl durch setzte Fläche des Filmes ist aufgrund des Strahlenganges bekannt. Aus der Dicke und der bestrahlten Fläche kann auf die Menge des Probenmaterials rückgeschlossen werden, das zur Auswertung gelangt. Damit ist eine Quanti fizierung der Substanzen in der Probe möglich.In a likewise advantageous method for quantitative measurement, the Thickness of the film determined interferrometrically. The by the infrared ray set area of the film is known due to the beam path. From the Thickness and irradiated area can depend on the amount of sample material be concluded, which comes to the evaluation. So that's a quanti Identification of the substances in the sample possible.

Ein wesentliches Charakteristikum der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Probe auf dem Träger eingetrocknet wird. Durch diese Vorgehensweise wird es möglich, das stark störende Spektrum von Wasser weitgehend zu eleminie ren. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß diese Eintrocknung in der Regel zu keiner Beeinträchtigung der Probe führt, die eine Analyse und Klassifikation unmöglich macht. Die Eintrocknung ist hingegen ein wichtiger Schritt, um die benötigte hohe Reproduzierbarkeit bei der Spektrenaufzeich nung zu erhalten.An essential characteristic of the present invention is that the Sample is dried on the carrier. By doing this it is possible to largely eliminate the highly disturbing spectrum of water Ren. Surprisingly, it has been found that this drying in usually does not interfere with the sample, which results in an analysis and Classification makes impossible. On the other hand, drying is an important one Step to the required high reproducibility when recording spectra maintenance.

Die Eintrocknung der Probe kann durch einfaches Verdampfen der Flüssigkeit bei Raumtemperatur oder aber auch unter besonderen Bedingungen, bei spielsweise durch Anlegen eines Vakuums, Erwärmung der Probe oder Auf bewahrung in Gegenwart eines Trockenmittels, erfolgen. Mit Eintrocknung ist erfindungsgemäß keine hundertprozentige Trocknung der Probe gemeint, sondern eine Trocknung, die wenige Prozent Restfeuchte hinterläßt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß die Probe einen zusammenhängenden Film bildet, der keine Risse ausbildet, die eine Auswertung beeinträchtigen könnten.The sample can be dried by simply evaporating the liquid at room temperature or under special conditions for example by applying a vacuum, heating the sample or opening store in the presence of a desiccant. With drying is not 100 percent drying of the sample according to the invention, but a drying process that leaves a few percent residual moisture. These Procedure has the advantage that the sample is a coherent Forms film that does not form cracks that impair evaluation could.

Beim Eintrocknen der Probe entsteht abhängig von den Trockenbedingungen, Träger und der Art der Probe ein Trocknungsrest von variierender Gestalt. Bei Eintrocknung von Serumproben aufgeschlossenen Oberflächen bildet sich in der Regel ein kreisförmiger Wulst, dessen Dicke in Richtung auf das Kreis zentrum abnimmt. Bei freitragenden Filmen bildet sich ebenfalls in den Rand zonen zum Trägermaterial ebenfalls ein Wulst, der zur Mitte der Öffnung in einen relativ gleichmäßig dicken Film übergeht.When the sample dries, depending on the drying conditions, Carrier and the type of sample a drying residue of varying shape. At Drying of serum samples of disrupted surfaces forms in usually a circular bead, the thickness of which is towards the circle center decreases. Self-supporting films also form in the edge Zones to the carrier material also have a bead which is in the middle of the opening passes a relatively evenly thick film.

Die Bestrahlung der Probe in Reflexion erfolgt bevorzugt so, daß die gesamte Probe von dem IR-Strahlenbündel erfaßt wird. Aufgrund dieser integralen Be strahlung der Probe ist die Messung weitestgehend unabhängig von dem Trocknungsprofil der Probe. Dies ist ein weiterer, wesentlicher Faktor, der die Reproduzierbarkeit der Spektrenauswertung erhöht.The sample is preferably irradiated in reflection so that the entire Sample from the IR beam is detected. Because of this integral loading radiation of the sample, the measurement is largely independent of that Drying profile of the sample. This is another essential factor that the Reproducibility of spectra evaluation increased.

Zur Aufnahme eines Infrarotspektrums wird die Probe mit Infrarotstrahlung beleuchtet. Die Infrarotstrahlung kann den gesamten Infrarotbereich, d. h. etwa 400 bis 15 000 Wellenzahlen überstreichen. Besonders vorteilhaft in Zu sammenhang mit der vorgenannten Trocknungsmethode ist die IR-Spek troskopie im Bereich von 400 bis 4000 Wellenzahlen, da sie eine hohe Spe zifität besitzt.To record an infrared spectrum, the sample is exposed to infrared radiation illuminated. The infrared radiation can cover the entire infrared range, i. H. approximately Cover 400 to 15,000 wave numbers. Particularly advantageous in Zu in connection with the aforementioned drying method is the IR spec troscopy in the range from 400 to 4000 wavenumbers, since it has a high spec possesses zifität.

Die durch die Probe hindurchgetretene oder von der Probe reflektierte Strah lung wird durch einen Detektor aufgefangen. Aus Intensitätsgründen wird man bestrebt sein, einen möglichst großen Teil der Strahlung aufzufangen. Im Stand der Technik sind infrarotsensitive Detektoren, wie z. B. Bolometer, Thermo elemente, photovoltaische Elemente und Halbleiterdetektoren bekannt. Bevor die Strahlung in den Detektor gelangt, kann sie durch ein System aus Linsen, Blenden und Spiegeln geleitet werden.The beam that has passed through or reflected from the sample tion is collected by a detector. For reasons of intensity one becomes strive to collect as much of the radiation as possible. In the state the technology are infrared sensitive detectors, such as. B. bolometer, thermo elements, photovoltaic elements and semiconductor detectors known. Before the radiation gets into the detector, it can through a system of lenses, Blinds and mirrors.

Die Aufnahme von Infrarotspektren ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Bezüglich der Aufnahme von IR-Spektren eingetrockneter Proben sei hier auf die deutsche Patentanmeldung P 43 31 596.8 verwiesen.The recording of infrared spectra is sufficient from the prior art known. Regarding the recording of IR spectra of dried samples referred to the German patent application P 43 31 596.8.

Bei den üblichen Verfahren der Spektrenauswertung wird in Abhängigkeit von der eingestrahlten Wellenlänge die transmittierte oder reflektierte Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgezeichnet. Erfindungsgemäß wird ein solches Spektrum durch ein Auswerteverfahren mit Klassenzuordnung ausge wertet. Für diesen Auswerteprozeß muß das Spektrum zunächst digitalisiert werden, sofern es nicht bereits digital aufgezeichnet wurde. Dies bedeutet, daß das Spektrum in eine Wertetabelle umgesetzt wird, die für diskrete Wellen zahlen die Absorption oder Transmission enthält. Die Zahl der Wertepaare richtet sich im wesentlichen nach der Kapazität der vorhandenen Soft- bzw. Hardware. Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, aus dem Spektrum ein zelne Banden zu analysieren und getrennt auszuwerten. Es hat sich für einige Analysen jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wertetabelle, die zur Aus wertung kommt, auf bestimmte Bereiche der Wellenzahlen beschränkt wird. Auf diese Weise kann eine Auswahl relevanter Bereiche der Spektren erfolgen und Spektrenteile, die von geringem Informationsgehalt sind, können eleminiert werden.In the usual methods of spectra evaluation, depending on the incident wavelength the transmitted or reflected radiation in Dependence on the wavelength recorded. According to the invention such a spectrum is determined by an evaluation method with class assignment evaluates. The spectrum must first be digitized for this evaluation process unless it has already been digitally recorded. This means that the spectrum is converted into a table of values for discrete waves pay the absorption or transmission contains. The number of pairs of values depends essentially on the capacity of the existing software or Hardware. According to the invention, it is not necessary to enter from the spectrum to analyze individual bands and evaluate them separately. It has been for some Analyzes, however, proved to be advantageous if the table of values used to identify evaluation comes, is limited to certain areas of the wavenumbers. In this way, relevant ranges of the spectra can be selected and spectral parts that are of low information content can be eliminated.

Das digitalisierte Spektrum wird einem multivariaten Auswerteverfahren, das als Computerprogramm zur Verfügung steht, übergeben. The digitized spectrum is a multivariate evaluation method that is available as a computer program.

Multivariate Auswerteverfahren sind im Sinne der Erfindung Diskriminanz analysen, regularisierte Diskriminanzanalysen, neuronale Netze, Clusteranaly sen usw. Genannte Softwarepakete können beispielsweise von den Firmen STSC, STAT SOFT, SAS und Galactic Industries bezogen werden.Multivariate evaluation methods are discriminant in the sense of the invention analysis, regularized discriminant analysis, neural networks, cluster analysis Sen etc. Software packages mentioned can for example by the companies STSC, STAT SOFT, SAS and Galactic Industries.

Die multivariaten Auswerteverfahren müssen vor ihrer erfindungsgemäßen Anwendung auf das Anwendungsgebiet trainiert werden. Dies erfolgt in der Regel durch eine Zahl von Trainingsläufen, bei denen Infrarotspektren einer Mehrzahl von Proben bekannter Klassifikationen in das Auswerteverfahren eingegeben werden. Ebenfalls wird die Art der Klassifikation der einzelnen Proben dem Auswerteverfahren mitgeteilt. Bei dem genannten Trainingslauf wählt der Auswertealgorithmus selbsttätig Parameter, die eine sichere Zuord nung der Proben zu den vorgegebenen Klassen sicherstellen. Die auf diese Weise gewonnenen Parameter dienen bei späteren Läufen zur Klassifikation unbekannter Proben. Wird eine Probe unbekannter Klassifikation, wie bereits beschrieben, ausgewertet und einer Klasse zugeordnet, so teilt das Auswerte verfahren über eine Ausgabeeinheit dem Benutzer mit, welche Klassifikation vorgenommen wurde.The multivariate evaluation methods must be carried out before their invention Application to be trained on the application area. This takes place in the Usually through a number of training runs in which infrared spectra are one A large number of samples of known classifications in the evaluation process can be entered. Also the type of classification of each Samples informed of the evaluation procedure. In the mentioned training run The evaluation algorithm automatically selects parameters that ensure a reliable assignment Ensure that samples are available for the specified classes. The on this Parameters obtained in this way are used for classification in later runs unknown samples. Will be a sample of unknown classification, like already described, evaluated and assigned to a class, this divides the evaluation use an output unit to tell the user which classification was made.

Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet des beschriebenen Klassifika tionsverfahrens liegt in der Zuordnung von Proben von Körperflüssigkeiten zu klinisch relevanten Gruppen. Da ein multivariates Auswerteverfahren in der Regel eine Vielzahl von verschiedenen Klassen besitzt, kann auf diese Weise eine Einordnung der Probe erfolgen, die mit bisherigen Methoden eine Viel zahl separater Analyseprozesse benötigen würde. Klassen, die für die klinische Analyse besonders wichtig sind, gehören besonders in den Bereich der inneren Krankheiten. Beispielsweise ist mit erfindungsgemäßen Verfahren eine Klassifikation möglich, die es erlaubt, vorauszusagen, ob eine Leber- oder Nierenkrankheit vorliegt. Die beschriebene Klassifikation ist jedoch nicht mit einer eindeutigen Diagnose gleichzusetzen, da gleiche spektrale Veränderun gen der Probe unter Umständen durch verschiedene Krankheiten oder Störun gen hervorgerufen werden können. Die genannte Klassifikation stellt vielmehr ein Screeningverfahren dar, mit dem entschieden werden kann, auf welche Krankheiten die Probe mit klassischen Verfahren geprüft werden soll. Dies re sultiert in einer Einsparung einer Vielzahl von analytischen Tests, die normalerweise, z. B. bei einer Eingangskontrolle in Kliniklabors, notwendig wären.A particularly important area of application of the described classifica tion method lies in the assignment of samples of body fluids clinically relevant groups. Since a multivariate evaluation procedure in the Usually having a variety of different classes can do this a classification of the sample can be done, which is a lot with previous methods number of separate analysis processes would need. Classes for clinical Analysis are particularly important, especially in the area of internal Diseases. For example, with the method according to the invention Classification possible, which allows to predict whether a liver or Kidney disease. However, the classification described is not included to be equated with a clear diagnosis, since the same spectral changes due to various diseases or disorders gene can be caused. The classification mentioned is rather is a screening process that can be used to decide which Diseases the sample should be checked using classic methods. This right results in saving a variety of analytical tests that normally, e.g. B. at an incoming inspection in clinical laboratories, necessary would be.

Zur Erfindung gehört weiterhin eine Vorrichtung zur Klassifizierung von Proben mitThe invention also includes a device for classifying Rehearsals with

- a sample holder,
- An infrared radiation source for irradiating a sample on the Sample holder,
- A detector for detection reflected by the sample or by the sample of transmitted radiation,
- A memory unit in the output signals of the detector in the form of a spectrum are saved,
- An evaluation unit that is multivariate with the spectrum of the sample Carries out evaluation procedures and the sample by comparison with Spectra of reference samples of known classification of a class orderly,
- A display unit, which the assignment of a to be analyzed Displays sample of a class graphically or alphanumerically.

Die Vorrichtung zur Klassifizierung von Proben beinhaltet einen Probenträger, auf den die zu untersuchende Probe aufgegeben wird.The device for classifying samples contains a sample holder, on which the sample to be examined is placed.

Ein erfindungsgemäßer Probenträger muß, da die Eintrocknung der Probe auf ihm geschieht, gegenüber der Probe resistent sein. Vorteilhaft können be sonders solche Probenträger eingesetzt werden, die auf ihrer Oberfläche eine Vertiefung besitzen, in die die Probe gegeben werden kann. Über Probenträger mit einer diffus reflektierenden Oberfläche hinaus können auch solche mit einer spiegelnd reflektierenden Oberfläche eingesetzt werden. Während im Fall der diffus reflektierenden Träger in erster Linie diffus reflektierte Strah lung ausgewertet wird und spiegelnd reflektierte Strahlung ausgeblendet wird, kommt im Anwendungsfall der spiegelnd reflektierenden Probenträger auch die direkt reflektierte Strahlung zur Auswertung.A sample carrier according to the invention must, because the drying of the sample it happens to be resistant to the test. Can be advantageous especially those sample carriers are used that have a on their surface Have a well into which the sample can be added. Via sample holder with a diffusely reflecting surface also those with a specularly reflective surface can be used. While in Case of the diffusely reflecting carrier primarily diffusely reflected beam is evaluated and specularly reflected radiation is hidden, comes in the application of the specularly reflective sample holder the directly reflected radiation for evaluation.

Anordnungen zur Auswertung diffuser oder direkter Reflektion sind im Stand der Technik bekannt und werden an dieser Stelle nicht näher erläutert. Eine Anordnung, die zur Auswertung diffus reflektierter Strahlung dient, ist in der deutschen Patentanmeldung P 43 31 596.8 detaillierter dargestellt.Arrangements for evaluating diffuse or direct reflection are in place known in the art and are not explained in detail here. A The arrangement used to evaluate diffusely reflected radiation is in the German patent application P 43 31 596.8 shown in more detail.

Zur Aufnahme eines Infrarotspektrums wird die Probe auf dem Probenträger mit Infrarotstrahlung beleuchtet. Infrarotstrahlung in den bereits beschriebenen Wellenzahlbereichen kann mit im Markt befindlichen IR-Spektrometern von beispielsweise Nicolet, Bruker und Perkin Elmer erzeugt werden.To record an infrared spectrum, the sample is placed on the sample carrier illuminated with infrared radiation. Infrared radiation in those already described Wavenumber ranges can be determined using IR spectrometers from the market for example Nicolet, Bruker and Perkin Elmer.

Die Aufnahme eines Spektrums kann nach zwei prinzipiell unterschiedlichen Verfahren erfolgen. Bei dem ersten Verfahren wird aus der kontinuierlichen Strahlung der Strahlungsquelle ein sehr kleiner Wellenzahlbereich herausge filtert und mit diesem die Probe bestrahlt. Bei dem zweiten Prinzip wird die Probe mit einem kontinuierlichen Spektrum bestrahlt und das von der Probe reflektierte oder durch die Probe hindurchgegangene Licht wellenzahlabhängig analysiert. Zur Aufnahme von Infrarotspektren hat sich mittlerweile die Fouriertransform-Spektroskopie durchgesetzt. Gitter- oder Prismensysteme sind auch gebräuchlich, jedoch heutzutage bereits von untergeordneter Bedeu tung.The recording of a spectrum can be fundamentally different Procedure. In the first process, the continuous Radiation from the radiation source has a very small wavenumber range filters and irradiates the sample with it. In the second principle, the Irradiated sample with a continuous spectrum and that from the sample reflected or transmitted light depending on the wave number analyzed. In the meantime, the Fourier transform spectroscopy prevailed. Grid or prism systems are also common, but are of minor importance nowadays tung.

Das nach einem der Prinzipien gemessene, transmittierte oder reflektierte Licht wird in Abhängigkeit von seiner Wellenzahl in einem herkömmlichen Speicherelement, z. B. einem RAM, gespeichert.The light measured, transmitted or reflected according to one of the principles is depending on its wave number in a conventional Storage element, e.g. B. a RAM stored.

Das Transmissions- oder Reflektionsspektrum der Probe kann vor einer Aus wertung noch einer Vielzahl von Veränderungen unterworfen werden. Ist die Anwesenheit von Verunreinigungen oder Störsubstanzen in der Probe bekannt, so kann deren Spektrum vom aufgenommenen Spektrum substrahiert werden. In Abhängigkeit von dem verwendeten Instrument können weiterhin An passungen durchgeführt werden, die wellenzahlabhängige Empfindlichkeits unterschiede des Instrumentes kompensieren. Eine Vielzahl der Veränderun gen, denen ein Spektrum unterworfen werden kann, sind in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 584 931 beschrieben.The transmission or reflection spectrum of the sample can be before an off subject to a multitude of changes. Is the Presence of impurities or interfering substances in the sample is known, their spectrum can be subtracted from the recorded spectrum. Depending on the instrument used, An fits are carried out, the wavenumber-dependent sensitivity compensate for differences in the instrument. A variety of changes conditions to which a spectrum can be subjected are in the European Patent application EP-A-0 584 931.

Ein zentraler Aspekt der Erfindung ist es, daß das von der Probe erhaltene Spektrum durch ein multivariates Auswerteverfahren ausgewertet wird. Multi variate Auswerteverfahren beruhen darauf, daß sie mit Proben bekannter Klassifikationen trainiert werden. Dies bedeutet, daß zunächst für eine Viel zahl von Proben Infrarotspektren nach identischen oder zumindest vergleich baren Meßverfahren aufgenommen werden. Diese Spektren werden dem multivariaten Auswerteverfahren zugeführt und dem Auswerteverfahren weiterhin mitgeteilt, zu welcher Klasse das jeweilige Spektrum gehört. Bei einer Vielzahl von Auswerteverfahren (Diskriminanzanalyse, Clusteranalyse) wird zunächst eine Korrelationsmatrix aufgestellt. Aufgrund der Korrelations matrix ermittelt das Auswerteverfahren, welche Wellenlängen mit welchem Einfluß zur Klassifizierung verwendet werden sollen. Die zur Auswertung herangezogenen Wellenlängen spannen einen Raum auf, der in seiner Dimen sion mit der Zahl der Wellenlängen übereinstimmt. Von dem Auswerteverfah ren wird ein Unterraum gewählt, in dem die Zuordnung von Proben zu den Klassen möglichst eindeutig erfolgt. Die Zuordnung von Proben zu einer Klasse ergibt sich aus ihrer räumlichen Nähe in dem genannten Unterraum. Die Unterräume können Achsen besitzen, die eine Linearkombination der Vektoren sind, die die Meßwellenlängen repräsentieren.A central aspect of the invention is that what is obtained from the sample Spectrum is evaluated by a multivariate evaluation method. Multi Variate evaluation methods are based on the fact that they are more familiar with samples Classifications are trained. This means that initially for a lot Number of samples infrared spectra after identical or at least comparison baren measuring methods are included. These spectra are the multivariate evaluation methods and the evaluation method further communicated to which class the respective spectrum belongs. At a variety of evaluation methods (discriminant analysis, cluster analysis) a correlation matrix is first set up. Because of the correlation matrix determines the evaluation method, which wavelengths with which Influence to be used for classification. The one for evaluation The wavelengths used span a space that is in its dimensions sion coincides with the number of wavelengths. From the evaluation process a subspace is selected in which the assignment of samples to the Classes are made as clearly as possible. The assignment of samples to a Class results from their spatial proximity in the subspace mentioned. The subspaces can have axes that are a linear combination of the Are vectors that represent the measurement wavelengths.

Die Zuordnung einer unbekannten Probe zu einer Klasse kann beispielsweise auf einem Display dargestellt oder auf Papier ausgedruckt werden. In vielen Fällen ist die graphische Darstellung einer rein numerischen Zuordnung vor zuziehen, da dies dem Betrachter besser ermöglicht, zu beurteilen, wie ein deutig eine Probe einer bestimmten Klasse zugeordnet wurde.The assignment of an unknown sample to a class can, for example shown on a display or printed on paper. In many In cases, the graphical representation is purely numerical as this allows the viewer to better judge how a a sample was clearly assigned to a certain class.

Die Erfindung besitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß eine genauere und reproduzierbare Klassifizierung von Körperflüssigkeiten möglich ist. Durch die Erfindung werden weiterhin komplexe Körperflüssigkeiten der Analyse und Klassifizierung zugänglich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß in einer erfindungsgemäßen Apparatur relativ kostengünstige Probenträger verwendet werden können. Die einmalige Benutzung von Probenträgern ist von Vorteil, da sie Verschleppungsprobleme vermeidet und eine hygienische Analyse ermöglicht. Ein Vorteil der Erfindung liegt ebenfalls darin, daß zur Analyse nur wenige Mikroliter Probe notwendig sind.The invention has the advantage over the prior art that a more accurate and reproducible classification of body fluids possible is. Through the invention, complex body fluids are still the Analysis and classification accessible. Another advantage is that relatively inexpensive sample carrier in an apparatus according to the invention can be used. The one-time use of sample carriers is an advantage because it avoids procrastination problems and a hygienic one Analysis enables. An advantage of the invention is also that Analysis of just a few microliters of sample are necessary.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele und Figuren näher spezifiziert.The process according to the invention is illustrated by the following examples and Figures specified in more detail.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Apparatur zur Klassifikation von Körperflüssigkeiten. Fig. 1 is a schematic diagram showing an apparatus according to the invention for classification of body fluids.

Die eingetrocknete Probenflüssigkeit (1) befindet sich in der Vertiefung eines Probenträger (2). Der Probenträger besteht aus einer Messingplatte, die an ihrer Oberfläche mit Gold beschichtet ist. Von der Strahlungsquelle (3) aus gehende Strahlung tritt durch eine Apertur im Hohlspiegel (4) hindurch und gelangt auf die Probe (1). Der Strahlungskegel beleuchtet die Probe in ihrer Gesamtheit. Von der Probe (1) und vom Probenträger (2) diffus reflektierte Strahlung wird mit dem Hohlspiegel (4) aufgefangen und auf den Detektor (5) fokussiert. Die analogen Signale des Detektors werden mit einem ana log/digital-Konverter (AID) in digitale Signale umgewandelt, die in einen Mikroprozessor (CPU) mit angeschlossener Speichereinheit (RAM) gelangen. Ein Algorithmus für eine Diskriminanzanalyse (DA) befindet sich entweder auf einem separaten Informationsträger, z. B. einer Festplatte, Diskette oder im internen Speicher (RAM). Aufgenommene Spektren werden mit der Diskrimi nanzanalyse ausgewertet und die Ergebnisse mit einem Ausgabemedium (OUT), z B. einem Bildschirm oder Plotter, dargestellt.The dried sample liquid ( 1 ) is located in the recess of a sample holder ( 2 ). The sample holder consists of a brass plate, the surface of which is coated with gold. Radiation emanating from the radiation source ( 3 ) passes through an aperture in the concave mirror ( 4 ) and reaches the sample ( 1 ). The radiation cone illuminates the sample in its entirety. Radiation reflected diffusely from the sample ( 1 ) and from the sample carrier ( 2 ) is collected with the concave mirror ( 4 ) and focused on the detector ( 5 ). The analog signals of the detector are converted with an ana log / digital converter (AID) into digital signals, which get into a microprocessor (CPU) with connected memory unit (RAM). An algorithm for discriminant analysis (DA) is either on a separate information carrier, e.g. B. a hard disk, floppy disk or internal memory (RAM). Recorded spectra are evaluated with the discriminatory analysis and the results are displayed with an output medium (OUT), e.g. a screen or plotter.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, das den Zusammenhang der Kalibration des Auswerteverfahrens und der Analyse unbekannter Proben darstellt. Zur Kali bration werden zunächst Infrarotspektren von Proben bekannter Klassen auf gezeichnet. Mit diesen wird ein Kalibrationsmodell erstellt, was bedeutet, daß Parameter für das Auswerteverfahren gewählt werden, die Proben richtig zu ordnen. Bei der Analyse unbekannter Proben werden deren Infrarotspektren unter Zugrundelegung der gewählten Parameter ausgewertet und falls möglich den bekannten Klassen des Auswerteverfahrens zugeordnet. FIG. 2 shows a flow chart which shows the relationship between the calibration of the evaluation method and the analysis of unknown samples. For calibration, infrared spectra of samples of known classes are first recorded. These are used to create a calibration model, which means that parameters are selected for the evaluation process to order the samples correctly. When analyzing unknown samples, their infrared spectra are evaluated on the basis of the selected parameters and, if possible, assigned to the known classes of the evaluation method.

example 1 Assignment of samples to the classes: "renal failure", "normal", "Liver cirrhosis"

Fig. 3 zeigt in den Abbildungen a, b und c Spektren von Proben im Bereich von 400 bis 5000 Wellenzahlen. Die Spektren wurden gewonnen, indem 1 bis 2 µl Serum auf Probenträger aufgegeben wurden, die eine goldbeschichtete Oberfläche mit einer Rauhigkeit von weniger als 1 µm besitzen. Die Proben wurden unter Raumbedingungen aufbewahrt, was innerhalb von etwa 20 Minuten zu einer Eintrocknung der Proben führte. Reflektionsspektren der Proben wurden mit einem Infrarotspektrometer der Firma Bruker integral ver messen. Integrale Messung bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die auf dem Träger befindliche Probe vollständig von der Meßstrahlung erfaßt wird. Fig. 3 shows in the figures a, b and c spectra of samples in the range from 400 to 5000 wavenumbers. The spectra were obtained by applying 1 to 2 μl of serum to sample carriers that have a gold-coated surface with a roughness of less than 1 μm. The samples were stored under room conditions, which resulted in the samples drying out within about 20 minutes. Reflection spectra of the samples were integrally measured using an infrared spectrometer from Bruker. In this context, integral measurement means that the sample located on the carrier is completely covered by the measuring radiation.

Mit dem bloßen Auge können Unterschiede der Spektren in den Abbildungen a, b und c kaum gefunden werden. Durch eine Hauptkomponentenanalyse oder eine Faktoranalyse konnten die Proben nicht ausreichend klassifiziert werden. Mit dem Verfahren der regularisierten Diskriminanzanalyse war hingegen eine Zuordnung zu Klassen eindeutig möglich. Es wurde ein Diskrimi nanzanalysealgorithmus gemäß J.H. Friedman in "Journal of the American Statistical Association, Vol. 84, No. 405 (1989), Theory and Methods" Seiten 165-175 verwendet. Ein entsprechender FORTRAN Quellcode kann auf An frage von J.H. Friedman bezogen werden. Ein Trainieren des Diskrimi nanzanalyseverfahrens fand statt, indem dem Algorithmus die Klassifikation der Proben mitgeteilt wurde.With the naked eye, differences in the spectra in the images a, b and c can hardly be found. By a principal component analysis or a factor analysis could not adequately classify the samples. With the method of regularized discriminant analysis, however, was one Assignment to classes clearly possible. It became a crime story Financial analysis algorithm according to J.H. Friedman in "Journal of the American Statistical Association, Vol. 84, No. 405 (1989), Theory and Methods "pages 165-175 used. A corresponding FORTRAN source code can be found on An question from J.H. Friedman related. A training of the crime story Financial analysis took place using the algorithm's classification the samples were communicated.

Eine Validierung des Verfahrens wurde nach der sogenannten "leave one out"- Methode durchgeführt. Bei dieser Vorgehensweise wird für einen Satz von N Analyseproben ein Trainieren des Diskriminanzanalyseverfahrens mit N-1 Proben vorgenommen und geprüft, ob die N-te Probe in die richtige Klasse eingeordnet wird. Der Vorgang wird in der Regel zyklisch mit allen Proben wiederholt.A validation of the procedure was carried out after the so-called "leave one out" - Method performed. With this procedure, for a set of N Analysis samples a training of the discriminant analysis procedure with N-1 samples are taken and checked whether the Nth sample is in the correct one Class is classified. The process is usually cyclical with everyone Samples repeated.

Fig. 4 zeigt eine zweidimensionale Darstellung der Ergebnisse dieser Dis kriminanzanalyse. Die in Fig. 3 dargestellten Spektren wurden der Diskrimi nanzanalyse zugeführt, indem für jedes Spektrum 23 Wertepaare von Wellen zahlen und Intensitäten gespeichert wurden. Die Reduzierung der Spektren auf 23 Wertepaare erfolgte, indem äquidistant alle 100 Wellenzahlen ein Werte paar verwendet wurde. In Fig. 4 ist deutlich zu sehen, daß Proben gleicher Klasse (Klasse 1: Niereninsuffizienz, Klasse 2: Normalproben, Klasse 3: Leberzirrhose) im gleichen Bereich der zweidimensionalen Darstellung zu finden sind. Dies bedeutet, daß auch eine Probe unbekannter Klassifikation mit der Diskriminanzanalyse eindeutig Klassen zugeordnet werden könnte. Fig. 4 shows a two-dimensional representation of the results of this discriminant analysis. The spectra shown in Fig. 3 were fed to the discriminatory analysis by numbering 23 pairs of values of waves and storing intensities for each spectrum. The spectra were reduced to 23 value pairs by using a value pair equidistantly every 100 wave numbers. In FIG. 4 can be clearly seen that samples of the same class (class 1: renal failure, class 2: Normal samples, class 3: liver cirrhosis) are found the two-dimensional representation of the same range. This means that even a sample of unknown classification could be clearly assigned to classes using the discriminant analysis.

Example 2 Allocation of samples to type I or type II diabetes

36 Serumproben von Patienten mit Typ I- oder Typ II-Diabetes wurden ent nommen und jeweils etwa 2 Mikroliter auf einen goldbeschichteten Probe träger mit rauher Oberfläche gegeben. Nach dem Eintrocknen der Serum proben unter Normalraumbedingungen wurden Reflektionsspektren mit einem Infrarotspektralanalysator der Firma Bruker aufgenommen. Die Spektren wurden einer Datenreduktion unterzogen, indem die Spektralbereiche 1 und 2 wie in Fig. 5 dargestellt, ausgewählt wurden. In den Bereichen 1 und 2 wurden Wertepaare von Wellenzahl und Intensität im Abstand von 4 cm^-1 aufgenommen und einer Diskriminanzanalyse zugeführt. Fig. 6 zeigt eine zweidimensionale Darstellung der Ergebnisse einer Diskriminanzanalyse. Auf der X-Achse ist die Numerierung der Proben angegeben, wobei die Proben 1 bis 20 von Diabetikern des Typs I stammen und Proben 21 bis 36 zu solchen des Typus II. Es ist zu erkennen, daß eine deutliche Trennung der beiden Krankheitstypen in Richtung der Y-Achse vorliegt. Während sich Proben von Diabetikern des Typus I im Bereich zwischen 0 und + 4 befinden, weisen solche von Diabetikern des Typus II Y-Werte zwischen -1 und -5 auf. 36 serum samples from patients with type I or type II diabetes were taken and each about 2 microliters were placed on a gold-coated sample holder with a rough surface. After the serum samples had dried up under normal room conditions, reflection spectra were recorded using an infrared spectral analyzer from Bruker. The spectra were subjected to data reduction by selecting spectral ranges 1 and 2 as shown in FIG. 5. In areas 1 and 2, value pairs of wave number and intensity were recorded at a distance of 4 cm ^-1 and subjected to a discriminant analysis. Fig. 6 is a two-dimensional representation of the results shows a discriminant analysis. The numbering of the samples is indicated on the X axis, samples 1 to 20 originating from type I diabetics and samples 21 to 36 to those of type II. It can be seen that there is a clear separation of the two types of disease in the direction of Y axis is present. While samples from type I diabetics are in the range between 0 and + 4, those from type II diabetics have Y values between -1 and -5.

Example 3 Transmission spectrum with samples on a plastic net

3 µl Proteinlösung wurden in die Masche eines gewebten Kunststoffnetzes (Fluortex, Hersteller: Schweizer Seidengazefabrik AG Thal) mit einem Maschendurchmesser von 850 µm so pipettiert, daß der Tropfen freischwebend alle Ränder einer Netzmasche benetzt. Nach dem Eintrocknen wird der trans parente Film mit einem IR-Mikroskop der Firma Digilab in Transmission ver messen. Fig. 7 zeigt das aufgenommene Transmissionsspektrum.3 .mu.l of protein solution were pipetted into the mesh of a woven plastic network (Fluortex, manufacturer: Schweizer Seidengazefabrik AG Thal) with a mesh diameter of 850 μm in such a way that the droplet freely wetted all the edges of a mesh. After drying, the transparent film is measured in transmission using an Digilab IR microscope. Fig. 7 shows the recorded transmission spectrum.

BezugszeichenlisteReference list

(1) Probe
(2) Probenträger
(3) Strahlungsquelle
(4) Hohlspiegel
(5) Detektor
(A/D) analog/digital-Wandler
(CPU) Mikroprozessor
(RAM) Speichereinheit
(DA) Diskriminanzanalyse
(OUT) Ausgabemedium( 1 ) sample
( 2 ) sample holder
( 3 ) radiation source
( 4 ) concave mirror
( 5 ) detector
(A / D) analog / digital converter
(CPU) microprocessor
(RAM) storage unit
(DA) discriminant analysis
(OUT) output medium

Claims

1. A method for analyzing body fluids including the steps

a) measurement of infrared spectra of a plurality of samples belonging to known classes,
b) implementation of a multivariate evaluation method with minimization of assignment errors of the samples to the known classes,
c) storing the parameters of the multivariate evaluation method obtained by minimization,
d) providing a sample of the body fluid,
e) placing the sample on a support,
f) drying of the sample,
g) irradiation of the sample with infrared radiation,
h) recording an infrared spectrum of the sample,
i) analysis of the infrared spectrum by a multivariate evaluation method,
j) Output of the assignment of the sample to a class of the multivariate evaluation method.

2. A method of analyzing body fluids including the steps

a) measurement of infrared spectra of a plurality of samples belonging to known classes,
b) implementation of a multivariate evaluation method with minimization of assignment errors of the samples to the known classes,
c) storing the parameters of the multivariate evaluation method obtained by minimization,
d) providing a sample of the body fluid,
e) placing the sample on a carrier which reflects infrared radiation, in particular a carrier which diffusely reflects,
f) drying of the sample,
g) irradiation of the sample with infrared radiation
h) detection of radiation reflected from the sample for recording an infrared spectrum,
i) analysis of the infrared spectrum by a multivariate evaluation method,
j) Output of the assignment of the sample to a class of the multivariate evaluation method.

3. The method according to claim 1 or 2, in which body fluids the group comprising whole blood, hemolysate, serum and plasma, the Be subjected to analysis.

4. The method according to claim 2, wherein in step g) the entire turned on dried sample is detected by infrared radiation.

5. The method according to claim 1 or 2, wherein steps a), b) and c) be carried out one or a few times, but steps d) to j) can be carried out frequently and cyclically with different samples.

6. A method for analyzing body fluids including the steps

a) providing a sample of the body fluid,
b) placing the sample on a support which has one or more openings in which the sample forms a self-supporting film,
c) drying of the sample,
d) irradiation of the dried sample, which is located in an opening, with infrared radiation,
e) detection of radiation, which was transmitted through the dried sample, to record an infrared spectrum,
7. The method according to claim 6, wherein the one or more openings have an opening cross section of 200 to 1000 microns.

8. The method according to claim 6, wherein the carrier is an eyelet, a net or is a perforated film.

9. The method according to claim 6, wherein a defined amount of a ref reference substance is added and from the absorption of the standard sub punch out the amount of sample material captured by the infrared beam is averaged.

10. The method of claim 6, wherein the thickness of the cantilever Film is determined interferrometrically and the thickness of the film Determination of the sample amounts detected by the infrared beam used becomes.

11. The method according to claim 6, wherein the film-forming substances to the sample liquid are added, which the stability of a self-supporting Enlarge film.

12. The method according to claim 6, wherein the infra obtained in step e) red spectrum is analyzed by a multivariate evaluation method.

13. The method according to claim 1, 2 or 12, in which as a multivariate Sta a discriminant analysis, especially a regularized dis crime analysis, a neural network or a cluster analysis ver is applied.

14. The method according to claim 1, 2 or 6, in which infrared spectra in the range from 400 to 15,000 cm ^{-1 are} preferably taken up from 400 to 4000 cm ^-1 .

15. The method according to claim 1 or 2, in which known as samples Classifications of such samples are used, of which known is that there is an internal illness.

16. The method according to claim 1 or 2, in which known as samples Classifications those used by patients with type I or type II diabetes.

17. The method according to claim 1 or 2, in which known as samples Classification used are known to be known Liver or kidney disease.

18. The method according to claims 1 or 2, in which additionally one or multiple samples from healthy patients are used.

19. Device for classifying samples with

- a sample holder
- An infrared radiation source for irradiating a sample on the sample carrier
a detector for the detection of radiation reflected from the sample or of radiation which has passed through the sample,
a storage unit in which output signals of the detector are stored in the form of a spectrum,
an evaluation unit which carries out a multi-variable evaluation process with the spectrum of the sample and assigns the sample to a class by comparison with spectra of reference samples of known classification,
- A display unit, which graphically or alphanumerically represents the assignment of a sample to be analyzed to a class.

20. The apparatus of claim 19, wherein the sample carrier is diffuse has a reflective surface.

21. The apparatus of claim 19, wherein the sample carrier is one or has several openings.

22. The apparatus according to claim 21 with a sample carrier, in which the one or more openings of the sample carrier an opening have a cross-section of 200 to 1000 µm.

23. The apparatus of claim 19, wherein the sample carrier is an eyelet Mesh or a perforated film.