JP2003502631A - 生物学的由来流体を試験する方法及び装置 - Google Patents
生物学的由来流体を試験する方法及び装置Info
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Abstract
Description
明は更に、その方法を実施するための装置にも関する。
では通常、分光測定による検出を容易にする発色団が発生した後に終了する一連
の諸反応が採用される。大抵の分光試験の精度は、幾分、生体外干渉に悪影響を
受ける。生体外干渉は、生化学的分析が生物学的流体[例えば、血清、血漿又は
尿]を構成する複合マトリックス中で行われるという事実によって生じる。これ
ら流体には、試験の試薬と反応し得る化学基を有するか又は目標検体の物理特性
若しくは光学特性を持つこともある多くの化合物が含有されている。更に、体液
の化学組成は、疾病プロセスの特質及び程度によって変化する。生体外干渉は、
2つの種類、即ち、光学的干渉と化学的干渉とに分類することができる。最も一
般的に観察される干渉は、溶血、黄疸及び脂肪血である。外来診療所患者及び入
院患者から得られる試料の約30%は、溶血しているか、黄疸にかかっているか
又は高脂血症にかかっている。溶血が起こる主な原因は未熟者による採血又は試
料の調製であり、黄疸の主な原因は黄疸症であり、また、脂肪血の主な原因は採
血前の脂肪栄養物摂取である。
十分に自動化された臨床検査を実施する前に、干渉性物質であるヘモグロビン、
ビリルビン及び脂質を決定することである。もし、試料が干渉物質で汚染されて
いる場合、その検査は行われないか、又はその検査結果は信頼できないことを示
すように合図が成されることがある。特に、そのような検査は、完全自動で且つ
個々の血液試料のいかなる特性又は諸性質をも考慮しないで、試料の分析のほと
んどを行う臨床化学分析装置の使用を関連させることが望ましい。
数波長測定を行って、ヘモグロビン及びビリルビンを半定量的に試料の品質モニ
タリングするための既知の方法と装置とが記述されている。この方法には次の諸
欠点がある: − この方法は、試料に含有されるいかなる干渉性物質の定量をも与えない。
更に、 − この方法は、試料に関し特別で特異的な条件を必要とする。別の方法は、
干渉性物質の濃度を、クロマトグラフィを用いるか又は臨床化学的に決定するこ
とである。クロマトグラフィによる測定は、長い測定時間と精密機器とを必要と
するのに対して、臨床化学的決定は、試薬なし測定には適していない。
き流体生物学的試料の中の、少なくとも1種の干渉性成分の濃度を迅速に推定す
る方法を提供することである。
諸請求項は、その方法の好ましい態様及び応用と、その方法を実施するための手
段とを規定する。
クトルと、バックグラウンドの吸収を近似する関数との組合せ又は重ね合わせ(
superposition,重畳)は、決定されるべき第1の成分が有意的又は特徴的形状
の吸収曲線を示す波長範囲で分析されるべき流体の測定スペクトルに当てはめら
れる。バックグラウンドの吸収を近似する関数は、例えば、直線であり、この場
合、その波長範囲は、予想されるバックグラウンド吸光スペクトルが直線に類似
する範囲で選定するのが好ましい。
の品質モニタリングするための本発明の方法を、以下に記述する。目標物の測定
範囲は、測定精度20%で、ヘモグロビン0.1〜10g/リットル、ビリルビ
ン2〜20mg/dl(1dl=0.1リットル)、及び脂質100〜2000
mg/dlである。本発明の方法によって行われる推定によって、例えば、ヘモ
グロビン及びビリルビンの含有量が分かる。光散乱と脂質濃度の間の再現性のあ
る関係が欠如しているため、光学的吸収分光分析法によって脂質濃度を定量する
ことはできない。従って、差吸収スペクトルは、目標試料の吸収スペクトルから
ヘモグロビン及びビリルビンの濃度を減じることによって得られる。その差吸収
スペクトルには、脂質及びマトリックス(例えば、血清又は血漿)のスペクトル
寄与率(spectral contributions)が含まれており、それらの寄与率は、続いて
、スペクトル異形のために調べられることがある。この方法は、一連の125個
の合成試験試料と一連の92個の実在血清とを使用し、実験的に吟味した。分光
分析測定装置の性能に対する精度及び再現性について、以下に記述し解説する。
す。複数の光波長光源2によって発せられた光線1は、レンズ3によって平行な
光束を作り(collimated)、それによって、スペクトル密度Io(λ)の光が目
標試料6に向けられる。その目標試料内の光学通路は「d」によって示す。レン
ズ4によって、密度I(λ)の透過光を集める。次いで、この透過光は、入力5
を有するスペクトル波長分析器によって検出する。
)は、
(即ち、J=3)]が存在する場合、目標試料の吸収E(λ)は、線形結合: [式中、Kj及びCjはそれぞれ、干渉性物質j(j=1,2,)]によって、記
述することができる。目標試料の希釈率は、qdil、即ち、(初期濃度):(試
料濃度)(1:qdil)によって表わされる。Egは、マトリックス、即ち、血清
又は血漿の吸収特性である。図2において、可視及び近赤外の範囲における、ヘ
モグロビンの吸収係数KH、ビリルビンの吸収係数KB、及び脂質の吸収係数KL
[イントラリピド20%(Pharmacia,スウェーデン)]はそれぞれ、線10、
11及び12によって表わされる。標準血清[対照血清N(ヒト)(Hoffmann-L
aRoche,スイス)]の吸収スペクトルEgは、図2の点線13によって表わされ
る。
の濃度(CH)と、ビリルビンの濃度(CB)と、脂質の濃度(CL)と、マトリ
ックス部分に対応する吸収成分(Eg)とは、試料の品質モニタリングの範囲内
で、統計的に独立した吸収値E(λn)(n=1,…,4)の最小の数Nmin=4
によって決定されるべきである。CH、CB及びCLの最良推定値を得るために、
式(2)で定義される吸収スペクトルの数学的モデルを、N(>Nmin)の測定
値E(λn)(n=1,2,…,N)に最小自乗法により当てはめることによっ
て、一層再現性のある結果が期待される。
い。これは主として、脂質中の散乱中心の大きさの統計的分布に起因する。 更に、図2に示す通り、波長に対して単調減少する脂質の吸収スペクトルには
、典型的(局部的)特徴が欠如している。従って、後方のスペクトルは、マトリ
ックスに対応する吸収スペクトルの成分(Eg)から識別することができない。
清の吸収スペクトル31を示す。従って、これらの差スペクトル31は、脂質の
スペクトル寄与率とマトリックスのスペクトル寄与率との和を表わす。示される
これら吸収スペクトルは、λ=700nmでの吸光に正規化される。実線30は
イントラリピドの参照溶液の吸収スペクトルを示し、点線31は、ヘモグロビン
及びビリルビンの吸光寄与率を減じた後の、実在全血血清の幾つかの試料につい
ての吸収スペクトルを示す。
CL)の定量は、目標試料の光学的吸収スペクトルを測定し、次いで、式(2)
のモデルを測定値E(λn)に当てはめることによっては実行できないように思
える。
ルビン濃度(CB)を逐次決定して、測定された吸収スペクトルE(λ)からヘ
モグロビン濃度及びビリルビン濃度を減じることによって差スペクトルEdiffを
得ることが提案される。このように、差スペクトルEdiffは、目標試料の吸収ス
ペクトルE(λ)に対する、脂質の寄与率(EL)及びマトリックスの寄与率(
Eg)の和を表わし、しかも、付加的に、全スペクトル範囲に渡ってのスペクト
ルの異形(anomalies,特徴的型からのずれ)が調べられる場合がある。
提案される測定・推定の方法の例をまとめる。 この方法は、限定された波長範囲λrにおける差スペクトルEdiff=Eg+EL
を1つの直線によって近似することに基づいている。
λ)を含む1組の吸光値はブロック35によって表わされる。図2に示される通
り、波長範囲 において、ヘモグロビンは典型的なスペクトル特性を有し、吸収スペクトルに対
するビリルビンの寄与率は、ある程度無視することができる(図2)。
クトルの数学的モデルが、線形最小自乗法の演算手順によって、範囲λrhにおい
て分光分析により測定されたN1個の値E1(λn)(n=1,2,…,N1)に当
てはめられる。
線形的に近似され、しかも、Ed1は、Ed1=a0h+a1hλによって定義される関
数である]によって近似される。パラメータa0h及びa1hは物理的意義を何ら持
たないことに注意。
送り出される。この組の値は、ブロック38によって表わされる。 第2の段階33では、ビリルビン濃度が、波長範囲 において第2の測定吸収スペクトルE2(λn)から決定される。スペクトルE2
(λ)を含む1組の吸光値はブロック35によっても表わされる。
クトルの数学的モデルが、線形最小自乗法の演算手順によって、波長範囲λrbに
おいて分光分析により測定されたN2個の値E2(λn)(n=1,2,…,N2)
に当てはめられる。
;また、Ed2は脂質の寄与率とマトリックスの寄与率との和によって線形的に近
似され、しかも、Ed2は、とりわけEd2=a0b+a1bλによって、また、一般的
には、Edk(λ,ai,Sk)(式中、iは0から少なくとも1までの範囲にわたる
)によって定義される関数である]によって近似される。パラメータa0b及びa 1b は物理的意義を何ら持たないことに注意。
り出される。この組の値は、ブロック42によって表わされる。 更なる方法の段階34では、式(2)、(4)及び(6)が用いられ、また、
差スペクトルEdiffは、式 Ediff(λ)=E(λ)−EH(λ)−EB(λ) (7) によって得られる。
よって、スペクトル異形を調べることができ、ブロック46によって表示される
結果となり、これによって、とりわけ、目標試料の異常な脂質含有量を表示する
ことができる。 本発明による方法は、目標試料中に含有されるk個の純物質の濃度を決定する
のに使用することができる。
吸収スペクトルE1(λ)を測定する過程と、 (b)第1の測定吸収スペクトルE1(λ)に、近似スペクトル を当てはめる過程であって、該近似スペクトル が、バックグラウンド吸光のための予定された近似関数Ed1(λ,ai,S1)(式
中、iは0から少なくとも1までの範囲にわたる)と、決定すべき諸成分の第1
の純成分の予定された吸収スペクトルES1(CS1,λ)との組み合わせであり;
前記の第1の干渉性成分の濃度CS1と前記係数ai,S1の少なくとも2つとを変化
させることによって前記当てはめ過程を実施して、前記の第1の干渉性成分の濃
度を決定するために、第1の測定吸収スペクトルE1(λ)と前記近似スペクト
ル との間の偏差値が最小になるようにし;しかも、前記の第1の干渉性成分の濃度
CS1を明白に決定することができるように、前記の第1選択波長範囲を選定する
、前記当てはめ過程と、 を含む。
濃度CS1の第1の純成分の予定された吸収スペクトルES1(CS1,λ)との和で
ある。
≧2)において、前記液体試料の少なくとも1つの更なる吸収スペクトルEk(
λ)を測定する過程と、 (b)前記の少なくとも1つの更に測定された吸収スペクトルEk(λ)に、
少なくとも1つの更なる近似スペクトルEk(λ)を当てはめる過程であって、
該少なくとも1つの更なる近似スペクトル が、バックグラウンド吸光のための予定された近似関数Edk(λ,ai,Sk)(式
中、iは0から少なくとも1までの範囲にわたる)と、前もって決定した(k−
1)個の純成分の、前もって決定した吸収スペクトルESL(CSL,λ)(式中、
LはL=1〜k−1の範囲で変化する)と、決定すべき濃度CSkの第k番目の純
成分の予定された吸収スペクトルESk(CSk,λ)との組み合わせであり;前記
濃度CSkと前記係数ai,Skの少なくとも2つとを変化させることによって前記当
てはめ過程を実施して、前記の第2の成分の濃度を決定するために、測定吸収ス
ペクトルと近似スペクトルとの間の偏差が最小になるようにし;しかも、前記の
第k番目の純成分の濃度CSkを明白に決定することができるように、前記の少な
くとも1つの更なる選択波長範囲を選定する、前記当てはめる過程と、 を更に含む。
前もって決定した(k−1)個の純成分の、前もって決定した吸収スペクトルE SL (CSL,λ)[式中、LはL=1〜(k−1)の範囲で変化する]と、濃度C Sk の第k番目の純成分の予定された吸収スペクトルESk(CSk,λ)との和であ
る。
はめ段階37によって式(3)からCHを決定する場合、及び範囲λrbでの測定
吸光値E(λn)の最小の数Nmin=3を使用し、上述の当てはめ段階41によっ
て式(5)からCBを決定する場合、ヘモグロビンの測定濃度CHの再現性及びビ
リルビンの測定濃度CBの再現性は、分析により計算することができる。
{x}はそれぞれ、{x}の標準偏差及び統計的期待値(平均値)を表わす]に
よって特徴付けられる。式(1)、(2)及び(7)を用いれば、測定濃度Cj
の再現性は通常、変動係数CVが、関係式 {式中、 は各々測定範囲λrの中心波長であり;D=[ln(10)/4]・[2Kj(λ 2 )−Kj(λ1)−Kj(λ3)]・[d/qdil];ln(x)は(x)の自然対
数である}によって、(物理的に)測定された光学的強度σI/Ioの再現性に関
連付けられることが容易に分かる。
再現性を低下させることに注意。
算手順のために使用されるとき、測定ヘモグロビン濃度の変動係数CVも測定ビ
リルビン濃度の変動係数CVも、関係式 [式中、M=N−Nminは余剰測定値の数である]によって、式(8)に関連付
けられる。
48と、測定ヘモグロビン濃度の変動係数CVを演算するための方法の段階49
とが表わされる。
される測定吸光値の数Nと共に増大することが分かる。数Nは、スペクトル分解
と、分光分析測定装置の試料採取速度と、波長範囲λrとによって与えられる。
度のためのNは増加するが、式(3)及び(5)における脂質の寄与率とマトリ
ックスの寄与率との和の線形近似値Edは益々不精確になるということに注意す
べきである。変動係数CVの値は、式(8)と(9)から計算されるが、次いで
、比較段階50において、予定された限界値CVlimと比較して、濃度測定の質
を特徴付けることができる。この比較によって、CV値がCVlimよりも大きい
ことが示される場合、これによって、結果(即ち、諸濃度及び差スペクトル)の
再現性が乏しいことに対する危険性の表示51が与えられる。従って、その測定
値は、例えば、無視されるか、繰り返されるか、又は、信頼性の低いものとして
記録される。
るような光学的吸収分光分析法に基づく試料品質モニタリングを実験によって調
べた。平行調整ビームは、約5×2mm2のスポットサイズを有した。試験試料
の光学距離は、d=10mmであった。試料の希釈率は、1:20(qdil=2
0)であった。試験試料のスペクトルは、波長範囲λ=[300,1200]n
m、Δλ=0.05nmのスペクトル分解、及びΔλS=1nm/ピクセルのス
ペクトル試料採取速度で測定した。ヘモグロビン濃度CHは、波長範囲λrh=[
545,575]nmでのN1=28の測定値E(λn)に、式(3)及び(4)
のモデルを線形最小自乗法により当てはめることによって得た。ビリルビン濃度
CBは、波長範囲λrb=[480,545]nmでのN2=63の測定値E(λn
)に、式(5)及び(6)のモデルを線形最小自乗法により当てはめることによ
って得た。差吸収スペクトルEdiffは、式(7)から得た。次いで、ヘモグロビ
ン及びビリルビンの測定濃度の再現性は、測定された光学的強度の再現性のため
のσI/Io=5・10-5で、式(8)及び(9)に従って計算した。
(λ)を図5に示す。式(3)及び(5)中の、ヘモグロビン57及びビリルビ
ン59のための最良当てはめ吸光モデルはそれぞれ、バツ印及び丸い点によって
示される。最良当てはめのヘモグロビン濃度及びビリルビン濃度はそれぞれ、C H =0.18g/l(CV=1.5%)及びCB=0.67mg/dl(CV=0
.3%)である。また、差吸収スペクトルEdiff(λn)60も点線で示す。
量、及び高度に黄疸の試料を有するもの)を示す。図6には、更に、異形の差ス
ペクトルが示される。この異形差スペクトルは単に一定であるが、付加的に約6
50nm以上では波長が大きくなるにつれて、吸光が増大している。実線62は
測定スペクトルであり、破線64及び点線65はそれぞれ、ヘモグロビンの寄与
及びビリルビンの寄与であり、一点鎖線66は差スペクトルであり、それぞれ記
述した方法による結果から計算される。
ビン及びビリルビンの濃度を測定した。それら諸試料は、ヘモグロビン[ヘモリ
サット(Hemolysat)(Hoffmann-La Roche,スイス)]、ビリルビン[B−41
26 混合異性体(Sigma,スイス)]及び脂質[イントラリピド20%(Pharm
acia,スウェーデン)]が添加されている標準血清[対照血清N(ヒト)(Hoff
mann-La Roche,スイス)]を用いて調製した。ヘモグロビン、ビリルビン及び
脂質の添加濃度はそれぞれ、CH=[0,0.17,0.83,3.33,15
]g/l、CB=[0,1,2,10,20]mg/dl、及びCL=[0,50
,100,400,1800]mg/dlであり、5・5・5の試験試料の組と
した。添加濃度に対する、光学的に測定したヘモグロビン濃度70、及びビリル
ビン濃度72を、図8及び9に示す。
.95が得られる。最良当てはめと測定値の間の相関係数は、ρ=0.999で
ある。ビリルビンの場合(図9)、第2の線形最小自乗法当てはめ76(cfit, b =c0,b+mbCB)によって、オフセット濃度c0,b=1.64mg/dl、及
び勾配mb=0.999が得られる。最良当てはめと測定値の間の相関係数は、
ρ=0.995である。対照血清N(ヒト)は、 の近似ビリルビン濃度を持つことに注意。更に、添加したヘモグロビン、ビリル
ビン及び脂質の量も精度が限定されていると言える。
測定した。それら濃度値は、ヘモグロビンがCH=[0,5]g/l、ビリルビ
ンがCB=[0,45]mg/dlの範囲であった。それら濃度は、基準値とし
て、臨床化学分析[Cobas(登録商標)Integra 700分析器(Hoffmann-La Roche
,スイス)]によって測定した。図10及び11に、臨床化学的に決定したヘモ
グロビン濃度90(ビリルビン濃度91)に対する、光学的に決定したそれら濃
度を示す。
度90(ビリルビン濃度91)の間の観測相関係数はそれぞれ、ρ=0.980
及びρ=0.996であった。臨床化学的方法も精度が制限される;即ち、光学
的に測定したビリルビン濃度の精度は、ヘモグロビン濃度決定の精度に影響を受
けるものの、ビリルビン濃度(図11)はヘモグロビン濃度(図10)よりも一
層優れた相関関係を示す[ヘモグロビン及びビリルビンの逐次決定は、上記参照
]。
細書)推定演算手順を用いて、光学的吸収スペクトルを評価した。基準値と日立
方式での決定濃度値の間の観測相関係数は、ヘモグロビンがρ=0.879であ
り、ビリルビンがρ=0.992であった。
中、σI/I0=5・10-5は測定した光学的強度の再現性であり;ヘモグロビン
のλrhの中心波長は であり;ビリルビンのλbの中心波長は であった]から計算した。図12〜15に、92個の組の実在血清の光学的に測
定した、ヘモグロビン濃度(図12);ビリルビン濃度(図14);及び各々の
CV値(それぞれ図13、15);を示す。図12〜15を検討すれば、再現性
は大きい濃度値で一層優れており;ヘモグロビン及びビリルビンに対する値は、
92個の分析済み血清の内それぞれ89個、91個について、それぞれCV<1
0%、CV<1%よりも一層優れていることが分かる。
く試料品質モニタリングを実験により調べた。複数の光波長の光源は、白色ハロ
ゲンランプ[ハロゲン 5V,5W, @λ=530nm(MICROPARTS GmbH,ドイツ)]であった。平行調整ビームは
、おおよそD=2mmの直径を有した。試験試料の光学距離は、d=10mmで
あった。試料の希釈率は、1:20(qdil=20)であった。透過光は、レン
ズ(焦点距離f=5mm)で集めて、コア直径φc=100μmを持つ光ファイ
バーに接続した。光は、スペクトル分解 を持つ、低コストの平凹分光器PCS[CSEM-Z,スイス]によって分光分析を行
った。試験試料のスペクトルは、波長範囲λ=[421,704]nmで、線状
フォトダイオード・アレー(linear photodiode array)[512画素;心間間
隔Δx=25nm]によって測定した。スペクトル試料採取速度は、Δλs=2
.8nm/画素であった。測定された光学的強度は、σI/Io=5・10-4であ
った。ヘモグロビン濃度CHは、波長範囲λrh=[545,575]nmでのN1 =11個の測定値E(λn)に、式(3)及び(4)のモデルを最小自乗法によ
り当てはめることによって得た。ビリルビン濃度CBは、波長範囲λrb=[48
0,545]nmでのN2=20個の測定値E(λn)に、式(5)及び(6)の
モデルを最小自乗法により当てはめることによって得た。差吸収スペクトルEdi ff は、式(7)から得た。図16及び17にそれぞれ、図10、11及び12〜
15の92個の組の血清の、最新式(Cary V)の分光分析法により測定したヘモ
グロビン及びビリルビンの濃度に対する、PCSにより測定した濃度を示す。ヘ
モグロビンの場合(図16)、濃度範囲CH<2g/lでの線形最小自乗法の当
てはめ[Cfit,h=C0,h+mhCH]によって、オフセット濃度C0,h=0.04
3g/lと、勾配mh=0.859とが得られる。最良当てはめ曲線とPCS測
定値の間の相関関係は、ρ=0.997である。ビリルビンの場合(図17)、
濃度範囲CB<15mg/dlでの線形最小自乗法の当てはめ[Cfit,b=C0,b
+mbCB]によって、オフセット濃度C0,b=−0.010mg/dlと、勾配
mb=0.940とが得られる。最良当てはめ曲線とPCS測定値の間の相関関
係は、ρ=0.998である。これらの結果によって、低コストの分光器は、試
料品質モニタリング目的のために容易に使用し得ることが分かる。
試験装置により、例えば、次の信号又は反応: − 特に、異常試料が検出された場合、オペレータの注意を誘うために視覚的
及び/又は音響的に警報すること; − プリンターに結果(スペクトル、係数等)をプリントアウトすること; − 通常の臨床化学的試験の結果が真実であるか若しくはアーチファクト(ar
tefacts,人工物)の傾向があるかをオペレータが迅速に分かるように、分析器
のプリントアウト上にプリントすること;又は − 例えば、新たな試験試料を用いて、測定を自動的に繰り返すこと; の1つ以上を発生させることができる。
例えば次の通りに、実施することができる: − 定性試験は、分析器の光度測定サイトにおける第1の光度測定のパス(pa
ss,試み)として実施することができる。それによって、その分析器の能率は低
減する。なぜなら、この予備検査及び正規の光度測定パスが引き続いて行われる
(即ち、試料物質が消費されて追加の試料が必要である)からである。 − 追加の光度測定サイトが、定性試験のために提供される;
装置]には、透明サイト[即ち、光学的フロースルーセル(OFTC)]が、光
度計を伴って備えられる;必要ならば、とりわけ、配管システムによって、様々
に希釈された諸試料が提供されるときは、種々の希釈率を補償するためのフロー
開閉器を伴って、種々の光学的経路の長さを持った種々のOFTC経路を配置す
ることができる; − 定性試験専用の独立型光度計;
プローブ110は、管状体111を有し、試料容器に入った液体試料の中に浸漬
するように適合させる。内部に光ガイド115及び119が配置され、管状体1
11の長軸に沿って伸びる。管状体111は端部112と、端部112から一定
間隔を置いた窪み113とを有する。管状体は、断面が減少したセグメント11
4を持つ。このセグメントの位置は、窪み113の位置に対応する。レンズ11
7及び118と、管状体111の内部でその端部112に配置されたプリズム1
16とによって、浸漬プローブ110の構造は完成する。光ガイド115及びレ
ンズ118を通って送られる光は、プリズム116に衝突し、プリズム116に
よって反射され;試験すべき液体試料の分量が存在する窪み113を横切り;レ
ンズ117によって集められ;次いで、光ガイド119を経由して光度計に送ら
れる。
決定され、定性試験装置にインプットすることができ);及び/又は諸試料管が
十分に同じような大きさであり、それら光学的経路が小さい範囲内で(大抵は、
むらのない無視し得る変動範囲で)のみ相違するに過ぎないという条件で、それ
ら試料管それ自体、測光用のキュベット(cuvette,セル)として使用すること
ができる。
ないで、本発明の変形を考え出すことが可能である。例えば: − 本方法を拡張し、第3番目、第4番目等の成分の濃度を確定するために、
前に決定した2個、3個、4個等の諸成分を用いて逐次決定方法を続けることに
より、第3の及び更なる成分を決定すること; − 差スペクトルの曲率(即ち、第二次導関数)及び/又は勾配(即ち、第一
次導関数)を決定することにより、差スペクトルが自動的に分析されること[こ
の場合、上述の例示的定性試験における波長の増大に対して、曲率は増大するの
が望ましく、勾配は負であるのが望ましい];
囲で特異性(peculiarities)を呈し、そのために、近似パラメータ[とりわけ
、求めた成分の濃度]を明白に(unambiguously,一義的に)導き出すことが可
能であるという条件で、特に、定性試験が、諸試料の他の成分を決定するために
使用される場合、外れた波長範囲を選定して光度測定を行うこと; − 個々の成分を決定するのに使用する波長範囲の副範囲(subrange,従属範
囲)で、或いはこの範囲を越えて拡張する範囲でも、差スペクトルを決定するこ
と; を考え出すことが可能である。
吸収スペクトルと、参照脂質溶液試料の正規化済み吸収スペクトルとを示す。
す。
れた各々吸収スペクトルを示す。
度]対[添加された濃度]を示す。
]対[添加された濃度]を示す。
対[臨床化学的に測定された濃度値]を示す。
[臨床化学的に測定された濃度値]を示す。
濃度]対[最新式の分光分析によって測定されたヘモグロビン濃度]を示す。
度]対[最新式の分光分析によって測定されたビリルビン濃度]を示す。
器において、前記測光測定用装置が、プログラム記憶装置と、該プログラムを実
行するための装置とを備えており、しかも、該プログラムの実行によって請求項
1〜12のいずれか1項に記載の測定方法が実施されることを特徴とする、上記
分析器。
れる。 脂質及びマトリックスのバックグラウンドの寄与率Ed(λ)は測定濃度Cjの
再現性を低下させることに注意。
く試料品質モニタリングを実験により調べた。複数の光波長の光源は、白色ハロ
ゲンランプ[ハロゲン 5V,5W, @λ=530nm(MICROPARTS GmbH,ドイツ)]であった。平行調整ビームは
、おおよそD=2mmの直径を有した。試験試料の光学距離は、d=10mmで
あった。試料の希釈率は、1:20(qdil=20)であった。透過光は、レン
ズ(焦点距離f=5mm)で集めて、コア直径φc=100μmを持つ光ファイ
バーに接続した。光は、スペクトル分解 を持つ、低コストの平凹分光器PCS[CSEM-Z,スイス]によって分光分析を行
った。試験試料のスペクトルは、波長範囲λ=[421,704]nmで、線状
フォトダイオード・アレー(linear photodiode array)[512画素;心間間隔
Δx=25nm]によって測定した。スペクトル試料採取速度は、Δλs=2.
8nm/画素であった。測定された光学的強度は、σI/Io=5・10-4であっ
た。ヘモグロビン濃度CHは、波長範囲λrh=[545,575]nmでのN1=
11個の測定値E(λn)に、式(3)及び(4)のモデルを最小自乗法により
当てはめることによって得た。ビリルビン濃度CBは、波長範囲λrb=[480
,545]nmでのN2=20個の測定値E(λn)に、式(5)及び(6)のモ
デルを最小自乗法により当てはめることによって得た。差吸収スペクトルEdiff は、式(7)から得た。図16及び17にそれぞれ、図10、11及び12〜1
5の92個の組の血清の、最新式(Cary V)の分光分析法により測定したヘモグ
ロビン濃度96及びビリルビン濃度99に対する、PCSにより測定した濃度を
示す。ヘモグロビンの場合(図16)、濃度範囲CH<2g/lでの線形最小自
乗法の当てはめ97[Cfit,h=C0,h+mhCH]によって、オフセット濃度C0, h =0.043g/lと、勾配mh=0.859とが得られる。最良当てはめ曲線
とPCS測定値の間の相関関係は、ρ=0.997である。ビリルビンの場合(
図17)、濃度範囲CB<15mg/dlでの線形最小自乗法の当てはめ100
[Cfit,b=C0,b+mbCB]によって、オフセット濃度C0,b=−0.010m
g/dlと、勾配mb=0.940とが得られる。最良当てはめ曲線とPCS測
定値の間の相関関係は、ρ=0.998である。これらの結果によって、低コス
トの分光器は、試料品質モニタリング目的のために容易に使用し得ることが分か
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 生体外診断方法によって流体生物学的試料を分析する前に、
該診断方法による目標分析物の測定値に干渉し易い、該試料の少なくとも1つの
成分の濃度を測定する方法において、 (a)第1の選択した波長範囲λ=λ1,1〜λ1,nにおいて、前記液体試料の第
1の吸収スペクトルE1(λ)を測定する過程と、 (b)第1の測定吸収スペクトルE1(λ)に、近似スペクトル を当てはめる過程であって、該近似スペクトル が、バックグラウンド吸光のための予定された近似関数Ed1(λ,ai,S1)(式
中、iは0から少なくとも1までの範囲にわたる)と、決定すべき諸成分の濃度
CS1の第1の純成分の予定された吸収スペクトルES1(CS1,λ)との組み合わ
せであり;前記の第1の干渉性成分の前記濃度CS1と前記係数ai,S1の少なくと
も2つとを変化させることによって前記当てはめ過程を実施して、前記の第1の
干渉性成分の濃度を決定するために、第1の測定吸収スペクトルE1(λ)と前
記近似スペクトル との間の偏差が最小になるようにし;しかも、前記の第1の干渉性成分の濃度C S1 を明白に決定することができるように、前記の第1選択波長範囲を選定する、
前記当てはめ過程と、 を含む、上記の試料の少なくとも1つの成分の濃度を測定する方法。 - 【請求項2】 近似スペクトル が、バックグラウンド吸光のための予定された近似関数Ed1(λ,ai,S1)と、
濃度CS1の第1の純成分の予定された吸収スペクトルES1(CS1,λ)との和で
ある、請求項1記載の測定方法。 - 【請求項3】 (a)少なくとも1つの更に選定された波長範囲λ=λk,1
〜λk,n(式中、k≧2)において、液体試料の少なくとも1つの更なる吸収ス
ペクトルE2(λ)を測定する過程と、 (b)少なくとも1つの更に測定された吸収スペクトルE2(λ)に、少なく
とも1つの更なる近似スペクトル を当てはめる過程であって、該少なくとも1つの更なる近似スペクトル が、バックグラウンド吸光のための予定された近似関数Edk(λ,ai,Sk)(式
中、iは0から少なくとも1までの範囲にわたる)と、前もって決定した(k−
1)個の純成分の、前もって決定した吸収スペクトルESL(CSL,λ)(式中、
LはL=1〜k−1の範囲で変化する)と、決定すべき濃度CSkのk純成分の予
定された吸収スペクトルESk(CSk,λ)との組み合わせであり;前記濃度CSk と前記係数ai,Skの少なくとも2つとを変化させることによって前記当てはめ過
程を実施して、前記の第2の成分の濃度を決定するために、測定スペクトルと近
似スペクトルとの間の偏差が最小になるようにし;しかも、前記の第k番目の純
成分の濃度CSkを明白に決定することができるように、前記の少なくとも1つの
更なる選択波長範囲を選定する、前記当てはめる過程と、 を更に含む、請求項1又は2に記載の測定方法。 - 【請求項4】 近似スペクトル が、バックグラウンド吸光のための予定された近似関数Edk(λ,ai,Sk)と、
前もって決定した(k−1)個の純成分の、前もって決定した吸収スペクトルE SL (CSL,λ)[式中、LはL=1〜(k−1)の範囲で変化する]と、濃度C Sk の第k番目の純成分の予定された吸収スペクトルESk(CSk,λ)との和であ
る、請求項3記載の測定方法。 - 【請求項5】 関数Edk(λ,ai,Sk)(式中、k≧1)の少なくとも1つ
、好ましくは全てが、 (式中、n≧1、好ましくはn=1)の形であることを特徴とする、請求項1〜
4のいずれか1項に記載の測定方法。 - 【請求項6】 吸収スペクトルE(λi)(式中、i=1〜Nであり、Nは
測定値の数である)の測定値に、近似スペクトル (式中、k≧1)を当てはめる過程は、最小自乗当てはめ法によって行うことを
特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の測定方法。 - 【請求項7】 決定した濃度CSk(式中、k≧1)が予定範囲をはずれてい
る場合、試料は少なくとも特異的であると表示することを特徴とする、請求項1
〜6のいずれか1項に記載の測定方法。 - 【請求項8】 差スペクトル (式中、Jは成分の数であり;λは、λ1,1及びλ1,n,λ2,1及びλ2,n,…,λ J,1 及びλJ,nの最も広い組み合わせによって定義される全波長範囲の少なくとも
30%、好ましくは少なくとも50%、最も好ましくは約100%以上に及ぶ範
囲である)を計算し、次いで、特異であることを考慮して、前記差スペクトルを
分析することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の測定方法。 - 【請求項9】 少なくとも1つの予定された波長範囲における差スペクトル
の曲率及び/又は勾配を決定し、その結果を期待値と比較し;更に、前記の比較
した期待値が同一の符号を有し、随意的に上限及び下限の曲線によって与えられ
る予定された範囲に存在する大きさを有する場合、前記差スペクトルには異常が
ないものと評価することを特徴とする、請求項8記載の測定方法。 - 【請求項10】 試料が、血液、好ましくはヒト血液、又はそれ由来の流体
であり;第1の波長範囲は、500〜600nm、好ましくは545〜575n
m、更に好ましくはこれらの範囲の1つと本質的に同一である範囲で選定し、第
1の参照スペクトルE1(λ)はヘモグロビンのものであり、ヘモグロビンの濃
度CHを決定することができるようにし;しかも、第2の波長範囲は、400〜
600nm、好ましくは480〜545nm、更に好ましくはこれらの範囲と本
質的に同一である範囲で選定し、第2の参照スペクトルE2(λ)はビリルビン
のものであり、ビリルビンの濃度CBを決定することができるようにすることを
特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の測定方法。 - 【請求項11】 差スペクトルが負の勾配及び/又は正の曲率を有する場合
、試料の全構成及び脂質の濃度は正常であるものと評価することを特徴とする、
請求項10記載の測定方法。 - 【請求項12】 ビリルビン及び/又はヘモグロビンの濃度が予定値を超え
る場合、及び/又は差スペクトルが特異的である場合、試料は臨界的状態にある
ものと評価することを特徴とする、請求項10又は11に記載の測定方法。 - 【請求項13】 諸スペクトルを電気信号として与え、諸スペクトルに関す
る測定方法の諸段階をプログラム制御下で実施するプロセッサを備えた評価装置
へ前記諸スペクトルを供給すること、並びに、結果を記憶装置、好ましくはディ
ジタルデータ用記憶装置に記憶させ、及び/又はオペレータに、好ましくは印刷
し、表示し及び/又は可聴音を生じさせることによって提供することを特徴とす
る、請求項1〜11のいずれか1項に記載の測定方法。 - 【請求項14】 分析器、好ましくは臨床化学分析器と共に使用するための
請求項1〜13のいずれか1項に記載の測定方法を実施するための設備において
、前記分析器の試料流体の供給経路中に少なくとも1つの測光測定位置が設けら
れていて、吸収スペクトルが該供給経路中の該流体から取られるようになってい
ることを特徴とする、上記設備。 - 【請求項15】 請求項1〜13のいずれか1項に記載の測定方法を実施す
るための測光プローブにおいて、該測光プローブの端部は、2つの対向壁であっ
て、その1つの壁には光源が備えられており、第2のウェルには光取り込み手段
が備えられており、光源から放射される光が前記測定位置を通過し、少なくとも
有効部分へ該光取り込み手段によって取り込まれるように、該光源及び該光取り
込み手段が配置されている前記対向壁によって区切られた測光測定位置を有する
ことを特徴とする、上記測光プローブ。 - 【請求項16】 測光プローブが、測定位置を通過する光ガイド(light gu
ide,光導体)を有すること、及び、光偏向性手段(light deviating means)、
好ましくはプリズムが、前記光ガイドを出る光が、好ましくは、前記測定位置の
第1の壁の光出口側の方向に実質的に180°の角度で、偏向するように配置さ
れていることを特徴とする、請求項15記載の測光プローブ。 - 【請求項17】 測光測定用設備を備えた分析器、好ましくは臨床化学分析
器において、前記測光測定用設備が、プログラム記憶装置と、該プログラムを実
行するための装置とを備えており、しかも、該プログラムの実行によって請求項
1〜12のいずれか1項に記載の測定方法が実施されることを特徴とする、上記
分析器。
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