JP2022090737A - ヘモグロビン分析装置 - Google Patents
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Abstract
Description
クロマトグラフの検出器信号強度の時間変化からクロマトグラムを取得し、電気的または溶離液の送液などに起因する微小または突発的なノイズを除去するために平滑化を実施する。平滑化は3点から21点程度の移動平均や複数点の中心点を採用する処理方法などが例示できる。この工程は省略しても良くまた複数回繰り返しても良い。
検出器信号強度の時間変化から得られたクロマトグラムまたは、前記平滑化後のクロマトグラムから最小値と最大値を求め、全ての測定に関するクロマトグラムの結果を一定の規格範囲に定める。例えば最小値を強度軸の0に設定し、最大値を強度軸の1000に設定することができる。この工程は省略しても良い。
検出器信号強度の時間変化から得られたクロマトグラム、前記平滑化後のクロマトグラム、規格化後のクロマトグラム、または他の補正等がなされたクロマトグラムに関して微分を実施する。検出器信号強度の時間変化から得られたクロマトグラム等は、一定のサンプリングピッチで取得した離散型のプロットデータからなる。離散分布の結果から連続関数の近似式として処理することも可能であるが、以後離散型データとして取り扱う。
今回、微分演算には、離散型の平滑化・数値微分の代表的手法であるSavitzky Golay法(SG法)を実施したが、プロット間の変化の割合を求めるなど他の微分演算を用いることもできる。この工程では、1次微分を実施するが、同時に2次微分を実施しても良い。
1次微分または2次微分の結果から、ピーク検出を実施する。1次微分の結果から一時的にまたは連続的に正から負に切り替わる時間に基づきピークトップを検知する、または1次微分の結果から一時的にもしくは連続的に負から正に切り替わる時間に基づき谷位置を検知する。これらの検知に2次微分の結果を合わせてピーク検知の感度を調整することも可能である。
工程4で得られたピークから、全ピーク数、高さ、面積または時間に依存するパラメータから通常検体のクロマトグラムから得られることがない、または通常検体のクロマトグラムと比較してピーク面積が相対的に著しく大きいピークを異常Hbのピークとして検出する。
工程1~5で得られたピーク検出結果およびベースライン処理等の結果から、縦切り波形処理等の波形処理や定量演算を実施する。工程5で異常Hbが検知された場合は、そのピーク面積を前ピーク面積から除することなども可能である。
続いて本発明の構成について、異常Hbのピーク検出処理の手順(図2)を説明する。
前述の工程1~5までは同様に実施し、工程6に変えて、下記の工程を実施する。
工程4で実施した微分の結果について再評価を実施する。1次微分後に、微分縦軸の正領域で極小点(下に凸の局所的最小値)を検出する。正領域に極小点が存在した場合、その極小点の時間座標がもとのクロマトグラムのHbA1cの溶出時間(ピークトップ形成時間)とヘモグロビンA0の溶出時間の間に存在するかを評価し、存在した場合には異常Hbとして検知する。ノイズと区別するために極小点の検出に2次微分の結果を合わせて使用することも可能である。また微分縦軸の特定の範囲のみに出現した極点のみを検知してもよく、または時間軸の特定の範囲のみに出現した極点のみを検知することでもよい。この工程は工程4の処理と同時あるいは先行して実施することも可能である。
さらに工程4で実施した微分の結果について再評価を実施する。1次微分後の結果で、微分縦軸の負領域に極大点(上に凸の局所的最大値)を検出する。負領域に極大点が存在した場合、その極大点の時間座標がもとのクロマトグラムのヘモグロビンA0の溶出時間より後方に存在するかを評価し、存在した場合には異常Hbとして検知する。ノイズと区別するために極小点の検出に2次微分の結果を合わせて使用することも可能である。また微分縦軸の特定の範囲のみに出現した極点のみを検知してもよく、または時間軸の特定の範囲のみに出現した極点のみを検知することでもよい。この工程は工程4の処理と同時あるいは先行して実施することも可能である。
工程1~8で得られたピーク検出結果とベースライン処理等の結果から、波形処理を実施する。縦切り波形処理が一般的であるが、非線形最小二乗法によるカーブフィッティングによる波形処理と定量演算を実施することでさらに正確な定量計算が可能となる。
ここでは非線形最小二乗法によるカーブフィッティング処理について記載する。まず異常Hbのピークを評価し、ピークトップが得られていればその溶出時間に対して、±5%程度の時間領域で、検出器信号強度の時間変化から得られたクロマトグラムから非線形最小二乗法により近似曲線の関数式を推定する。この場合は、シグモイド関数、ローレンツピーク関数、ガウス関数などの関数モデルを使用することで当てはまりが向上する。異常Hbの存在は確認されるがピークトップが検知されないショルダーピーク形状の場合は、他のピークに干渉していないピーク部分でカーブフィッティング処理を実施するが、工程1~8までで得られた1次微分時の極点に対応する時間を含む近傍領域で近似することが望ましい。極点に対応する時間を溶出時間と仮定しても良く、または干渉部分の中にピークトップを仮定して溶出時間を設定することも可能である。
健常検体(異常Hb未保有検体)への適用について記載する。
異常Hbの一例としてHbSが含まれている検体への適用について記載する。特別な記載がない限り実施例2と同様の条件で実施した。
異常Hbの一例としてHbDが含まれている検体への適用について記載する。HbDはHbSやHbCより、ヘモグロビンA0より後ろ側の近傍にピークを有することが経験的に明らかであり、本発明はHbDの検知でより効果を発揮する。
異常Hbの一例としてHbEが含まれている検体への適用について記載する。HbEやHbDは特にその糖化体がHbA1cとヘモグロビンA0の間の時間領域で見られることが多く、本発明はHbEの検知でもより効果を発揮する。
実施例5で定量した異常Hbの一例としてHbEが含まれている検体の表示方法について記載する。
302・・・溶離液第二液
303・・・溶離液第三液
304・・・脱気ユニット
305a、b、c・・・電磁弁
306・・・送液ポンプ
307・・・サンプラーユニット(オートサンプラー)
308・・・分析カラム
309・・・検出ユニット(検出器)
1001・・・結果表示領域
1002・・・クロマトグラム表示領域
1003・・・異常Hb出現部
1004・・・フラグメッセージ部
Claims (14)
- 血液中のヘモグロビンを分析する分析装置であって、
検出器の信号強度の時間変化により得られたヘモグロビンのクロマトグラムデータに対して前記信号強度の微分係数を算出する演算処理部を有し、
前記微分係数の時間変化または前記微分係数の絶対値の時間変化を示す微分クロマトグラムにおいて、前記信号強度の微分軸の正領域に極小点、または前記信号強度の微分軸の負領域に極大点を検出することを特徴とするヘモグロビン分析装置。 - 前記微分クロマトグラムにおいてHbA1cの溶出時間とヘモグロビンA0の溶出時間との間の時間領域において、前記信号強度の微分軸の正領域に極小点を検出した場合に異常ヘモグロビンの存在を判定することを特徴とする請求項1に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記信号強度の最小最大値を規格化し、HbA1cの溶出時間とヘモグロビンA0の溶出時間との間の時間領域において、前記信号強度の微分縦軸の正領域に極小点が検出された場合に異常ヘモグロビンの存在を判定することを特徴とする請求項1または2に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記信号強度が0から1000に規格化されており、HbA1cの溶出時間とヘモグロビンA0の溶出時間との間の時間領域において、前記信号強度の微分軸の0~500の領域に極小点が検出された場合に異常ヘモグロビンDまたは異常ヘモグロビンEの存在を判定することを特徴とする請求項3に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記微分クロマトグラムにおいて、ヘモグロビンA0の溶出時間より後方の時間領域において、前記信号強度の微分軸の負領域に極大点を検出した場合に異常ヘモグロビンの存在を判定することを特徴とする請求項1に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記信号強度の最小最大値を規格化し、ヘモグロビンA0の溶出時間より後方の時間領域において、前記信号強度の微分軸の負領域に極大点を検出した場合に異常ヘモグロビンの存在を判定することを特徴とする請求項5に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記信号強度が0から1000に規格化されており、ヘモグロビンA0の溶出時間より後方の時間領域において、微分軸の-500から0の負領域で極大点を検出した場合に異常ヘモグロビンDの存在を判定することを特徴とする請求項6に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記微分クロマトグラムにおいて、HbA1cの溶出時間とヘモグロビンA0の溶出時間との間の時間領域で、前記信号強度の微分軸の正領域に極小点を検出した場合、またはヘモグロビンA0の溶出時間より後方の時間領域において、前記信号強度の微分軸の負領域に極大点を検出した場合に各極点の時間に基づき、もとのヘモグロビンのクロマトグラムデータに対して縦切り波形処理を実施することを特徴とする請求項2~7のいずれかに記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記微分クロマトグラムにおいて、HbA1cの溶出時間とヘモグロビンA0の溶出時間との間の時間領域において、前記信号強度の微分軸の正領域に極小点を検出した場合、HbA1cの溶出時間と極小点の時間座標との間の時間領域からなるヘモグロビンのクロマトグラムの一部を用いて非線形最小二乗法によるカーブフィッティングを行い、前記カーブフィッティングの結果を用いてヘモグロビンの定量計算を行うことを特徴とする請求項2~4のいずれかに記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記微分クロマトグラムにおいて、HbA1cの溶出時間とヘモグロビンA0の溶出時間との間の時間領域において、前記信号強度の微分軸の正領域に極小点を検出した場合、HbA1cの溶出時間と極小点の時間座標との間の時間領域におけるヘモグロビンのクロマトグラムの一部を用いて非線形最小二乗法によるカーブフィッティングを行い、得られたカーブフィッティング関数グラフと元のクロマトグラムを重ねて表示することを特徴とする請求項9に記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記微分クロマトグラムにおいて、ヘモグロビンA0の溶出時間より後方の時間領域において、前記信号強度の微分軸の負領域に極大点を検出した場合、極大点の時間座標より後方の時間領域からなるヘモグロビンのクロマトグラムの一部を用いて非線形最小二乗法によるカーブフィッティングを行い、前記カーブフィッティングの結果を用いてヘモグロビンの定量計算を行うことを特徴とする請求項5~7のいずれかに記載のヘモグロビン分析装置。
- 前記微分クロマトグラムにおいて、ヘモグロビンA0の溶出時間より後方の時間領域において、前記信号強度の微分軸の負領域に極大点を検出した場合、極大点の時間座標より後方の時間領域からなるヘモグロビンのクロマトグラムの一部を用いて非線形最小二乗法によるカーブフィッティングを行い、得られたカーブフィッティング関数グラフと元のクロマトグラムを重ねて表示することを特徴とする請求項11に記載のヘモグロビン分析装置。
- 表示部が入力部を兼ねるタッチパネルディスプレイを備え、異常ヘモグロビンの存在を判定した場合に、前記タッチパネル式ディスプレイのクロマトグラム領域をタッチすることで異常ヘモグロビンに対するカーブフィッティング関数グラフの表示または非表示が選択可能な請求項10または12のいずれかに記載のヘモグロビン分析装置。
- 液体クロマトグラフィー法を原理とする請求項1~13に記載のヘモグロビン分析装置。
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