JP3476826B2 - 血栓および止血に関係する分析を自動的に実施する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本出願は、本特許出願人が所有している下記の関連米
国特許出願および発行済み特許に関する。（６）を除く
すべての出願および特許の開示を引用によって本明細書
に組み込む。

（１）Swopeらによる特許出願第07/443952号“Multicha
nnel Optical Monitoring Systems",現在の米国特許第5
002392号 （２）Karpらによる特許出願第07/443956号“Cuvette a
nd Linear Drive Mechanism Therefor",現在の米国特許
第5040894号 （３）Hoffmanらによる特許出願第07/443954号“Appara
tus and Method for Cleaning Reagent Delivery Probe
s",現在の米国特許第4989623号 （４）Karpらによる特許出願第07/443784号“Cuvette",
現在の米国特許Des.325090号 （５）Keiterらによる特許出願第07/674957号“Heated
Liquid Sampling Probe for an Automated Sampling Ap
paratus",現在の米国特許第5178019号 （６）Lewisらによる特許出願第07/916712号“Cassette
and Cuvette Loading Mechanism" （７）Haugenらによる特許出願第07/896579号“Method
for Scanning Photodiodes" （８）Driscollらによる特許出願第07/443953号“Metho
d for Monitoring Reagent Delivery in a Scanning Sp
ectrophotometer",現在の米国特許第5068181号 （９）Fischerらによる特許出願第07/833950号“Method
and Instrument for Automatically Performing Analy
sis Relating to Thrombosis and Hemostasis" （10）Fischerらによる特許出願第07/443951号“Method
and Instrument for Automatically Performing Analy
sis Relating to Thrombosis and Hemostasis" 本発明は、血液材料の血栓（thrombosis）特性および
止血（hemostasis）特性の検定に使用する新規の完全自
動化分光光度分析計および方法に関する。この分析計
は、標本を完全ランダム化フォーマットで試験し、検体
操作、標本準備、光学検査、信号処理、単一の標本に対
して多数の検定を実施できるようにする不正確さおよび
偏りに関する品質保証／管理の領域で完全に自動化され
る。各検定は、性質がかなり異なり、凝血ベースの検
定、色素原検定、免疫検定の三つの範疇に分類される。
現在、これらすべてのタイプを並行して首尾良く実施す
る自動化方法も装置も存在しない。

発明の背景 血栓および止血の試験は、血液が生体内で凝血を形成
しそして凝血を破壊する能力の試験管内調査である。血
栓経路および止血経路が血友病から脳卒中および心臓発
作まで非常に重要な病状の一部を形成するので、患者の
血栓機能および止血機能の試験は重要な診断手段であ
る。患者が生体内で血餅を形成する能力が、確立された
基準の範疇外であり、あるいは、ある標識が正常範囲外
である場合、血清標本または血漿標本がさらに検定さ
れ、この問題が発生した理由が判定される。このような
検定は、すべての病院内検査室で広く使用されている。

凝固検定が開始されており、現在でも、多くの場合に
おいて手作業で試験管内で行われている。最初、目標
は、ある種の材料を添加した後に患者の血液標本が凝血
するかどうかを判定することであった。後で、標本が凝
血するのにかかる時間の量が、先天性または後天性の障
害に関係することが分かった。この種の試験は、検査技
術者への依存度が高く、したがって、ある種の標準化が
必要であると考えられた。技術が向上し、生体内条件と
試験管内検定の間のより強い相関が確立されるにつれ
て、半自動化凝固分析計が現れ始めた。

このような凝固分析計の主要な有用性は、試験管内の
標本に凝血が形成される正確な瞬間（秒）を判定する際
に主観が入らなくなることである。しかし、現在に至る
まで、このような分析計には、標本の準備に関連する変
動をなくするのに必要な自動化が施されていない。さら
に、臨床血栓検定および止血検定が進歩したため、患者
の診断および治療を助ける新しいタイプの検定が開発さ
れており、半自動化凝固分析計が一度に複数の検定を実
施する能力を有することはめったにない。これは、試薬
経路が単一の試薬専用に用いられ、その結果、各装置上
で実施できる検定の数が限られるからである。一般に、
半自動化装置は、一つの試験をバッチモードで実施し、
それぞれの異なるタイプの検定ごとに一つの温度対時間
プロフィルを維持する。

半自動化分析計では、技術者が手作業により血漿標本
を供給する必要もある。新しい標本抽出装置、一般には
ピペットチップが、標本間の血漿クロス汚染をなくする
ために各標本ごとに使用される。試薬および標本に共通
の標本抽出手段を使用するには、標本および試薬のクロ
ス汚染をなくする新規の手法が必要である。

次世代の分析計を得るには、完全自動化分析計を開発
してすべての標本に同じ標本抽出装置を使用できるよう
にし、複数の試薬を供給する共通の経路を与え、多数の
検定に整合するユニバーサル時間・温度プロフィルを提
供しなければならない。

また、半自動化分析計を使用する際、検定用に実施す
る必要がある複雑な計算は、オペレータによって行われ
る。データを分析する際のオペレータの技術の差によっ
てデータの不正確さのレベルが高まる。凝固試験を改良
するのに必要な他の特徴は、検査室間比較および検査室
比較から所望の性能特性を得て、その結果、患者の治療
の標準を高めるための改良された標準分析技法である。

半自動化凝固分析計の品質管理およびシステム監視
は、現状と比べて初歩的なものであり、不適切である。

次世代の分析計、すなわち完全自動化血栓・止血分析
計には、分析を実施する際にシステムの完全性を監視す
る統計的に制御されたオンライン品質保証プログラムが
必要である。このプログラムは、故障が発生した後にそ
れを識別するだけでなく、故障が発生する前にそれを予
測しなければならない。

臨床検査室の他の領域、すなわち臨床化学検査室で
は、何年も前から完全自動化分析計が使用されている。
比色測定、蛍光測定、発光測定を含め、実施される試験
と読み取られる反応のタイプは、大幅に異なるものであ
り、凝固検査室で実施される凝固ベースの試験よりも検
出するのが容易なエンドポイントを有する。凝固検査室
では、臨床化学検査室とは異なり、完全自動化に対する
このような進歩は見られない。

一般に、凝固検査室で血漿、血清、または全血液を使
用して実施される基本試験または検定には、因子II、
Ｖ、VII、VIII、IX、XI、XIIなどの因子の欠損に関する
部分トロンボプラスチン時間（“PTT"）試験、プロトロ
ンビン時間（“PT"）試験、活性化部分トロンボプラス
チン時間（“APTT"）試験と、血栓標識または止血標識
に関する色素原試験および免疫試験とが含まれる。これ
らは特に、自動化装置上での実施が臨床化学試験よりも
ずっと困難であることが証明されている。これは、凝固
研究所で行われる試験が通常、（１）固有の時間／温度
プロフィルを必要とし、（２）試薬のキャリオーバと血
漿のキャリオーバの両方の影響を極めて受けやすく、
（３）固有のデータ解析を必要とし、（４）固有の品質
管理要件を有するからである。

患者の診断を容易にする完全にランダムなフォーマッ
トで多数の検定を実施するには、様々な凝固関連検定を
自動的に実施する方法と完全自動化凝固分析計が必要で
ある。前記方法および前記分析計は、試験管内検定の標
本準備段階を制御し、共通の温度プロフィルを使用して
すべての血栓検定および止血検定を実施し、適当な材料
を追加したときに発生する反応を測定し、即時の反応を
判定すると共に複合結果を算出する数学的手段を提供す
る能力を有さなければならない。無作為誤差に関連する
不正確さを最小限に抑えてシステム自体のための誤差、
すなわち系統誤差に関連する偏りを最小限に抑えるよう
に設計されたオンライン品質管理パッケージを使用し
て、このプロセス全体を監視すべきである。この種の完
全自動化凝固分析計は、より正確な結果をもたらし、そ
のため、現存する病気または予測される病気をより迅速
にかつより正確に診断することができ、したがって患者
をより適切に治療することができる。

発明の概要 本発明は、 ａ）標本を識別し、標本に対して実施すべき一つまたは
複数の止血および血栓関連検定をスケジューリングする
プログラミング入力手段を提供することと、 ｂ）標本のアリコートを自動的に保持装置からキュベッ
ト中の試薬ウェルへ移送する検体操作手段を提供するこ
とと、 ｃ）止血パラメータまたは血栓パラメータを測定するう
えで検定に必要な試薬を自動的に選択し、指定の時間に
指定の温度で試薬ウェル中の標本に添加し、ユニバーサ
ル温度プロフィルに適応し、反応を得る標本準備手段で
あって、添加する試薬の順序がランダムアクセスフォー
マットのものでよく、したがってバッチ分析を不要にす
る標本準備手段を提供することと、 ｄ）ウェル中の反応を検出し反応からのデータを測定す
る検出手段を提供することと、 ｅ）測定されたデータを数学的に処理し、ウェル中の反
応からの測定データの変化および大きさを評価する処理
手段を提供することと、 ｆ）処理手段による評価の前記結果を報告する報告手段
を提供することと、 ｇ）前述のすべてのステップａ）ないしｆ）と同時に、
この方法の性能を監視し、標本に関する報告されたデー
タの妥当性を評価する品質保証手段を提供することとを
含み、 それにより、自動的に、止血および血栓関連検定を実
施し、標本の止血パラメータおよび血栓パラメータに関
する結果を判定して報告する、血漿標本、血清標本、ま
たは全血液標本における止血パラメータおよび血栓パラ
メータに関する検定を実施する方法を含む。

本発明は、前述のすべての要件に対応する完全自動化
凝固分析計も提供する。線形分光光度分析計は、血清、
血漿、または全血液の標本に関する複数の止血検定およ
び血栓検定を完全にランダムな順序で実施する。この分
析計は、検体操作、標本準備、光学検査、信号処理、不
正確さおよび偏りに関する総品質管理の点で完全に自動
化される。分析計上で実施されるすべての止血検定およ
び血栓検定は、共通の温度プロフィルを共有するように
設計されており、したがって、検定はランダムに実施す
ることができる。これらの機能はまた、それぞれ、内部
で品質保証プログラミングを介して制御される。各検定
は、方法の定義に融通性をもたせる検定定義ファイル
（“adf"）によって定義される。この融通性は、各検定
ごとに固有の特性を得るために必要とされる。線形性、
正確さ、偏りの最小限化を向上させるには、adfパラメ
ータを最適化する。

図面の簡単な説明 第１図は、軽度の溶血を含む標本と重度の溶血を含む
標本の二つの標本に関する様々な波長の相対信号を示
す。515nmおよび535nmの波長が識別されている。収集さ
れる実際のデータは、データ標識によって表され、これ
らのデータ標識は各標本ごとに接続される。

第２図は、PT検定定義およびAPTT検定定義に関する時
間の関数としての標本の温度を示す。各標本／試薬供給
位置が識別されている。温度プロフィルにおける各例で
の受け入れられる温度範囲は、「ゾーン」として識別さ
れている。

第３図は、連続希釈された色素標本の相対吸光度を示
す。最小２乗回帰線とその適合度r²も示されている。

第４図は、連続希釈された基準に関して回復された、
凝血時間を表す実際のデータ点と、（１）従来の曲線、
および（２）それらの点を通じて適合された新しい曲線
を示す。

第５図は、平滑化信号、その信号の平滑化された１次
導関数、通常のAPTT検定から収集されたデータの平滑化
された二次導関数を示す。二次導管数の最大値の位置
（凝血時間）が識別されている。

発明の詳細な説明 完全自動化凝血分析計に対する臨床凝固検査室のニー
ズは、本発明によって満たされた。高度の使い勝手、適
応性、信頼できる自動化とともに、高スループットの患
者標本を操作することができる光学評価装置および方法
が提供される。これは、最初の真空排気収集管内に依然
として密封された患者標本がシステムに装填された後、
完全に自動化される。

本発明は、ストッパで固定することができる真空排気
収集管などの保持装置中の血漿、血清、または全血液に
おける前述の止血パラメータおよび血栓パラメータに関
する検定を自動的に行う方法を含む。検定は、バッチ式
に行うことも、あるいはランダム式に行うこともでき、
すべての標本に対して同じ検定または試験が実施され、
各標本に対して複数の異なる検定が実施され、各標本に
対して異なる検定が実施される。これは、標本を識別し
て、標本に対して任意の順序で実施すべき複数の止血お
よび血栓関連検定をスケジューリングする統合プログラ
ミング入力手段を提供することによって行われる。この
プログラミング手段は、検定を、受け入れ、ランダムフ
ォーマット、すなわち任意の順序で実施できるようにす
る。

次に、この方法では、標本のアリコートを自動的に、
ストッパ付きまたはストッパなしの保持装置または収集
管からキュベット中の試験ウェルへ移送する検体操作手
段が提供される。検査室員が血行性伝染病にさらされる
ことに関する様々な問題のために、人間の存在なしで隔
壁またはストッパを取り付ける検体操作手段を提供でき
ることは、臨床装置または方法の明確な利益である。

また、この方法では、止血パラメータまたは血栓パラ
メータを測定するうえで検定に必要な試薬を自動的に、
指定の時間に指定の温度で試験ウェル中の標本に添加
し、ユニバーサル熱プロフィルに適応し、反応を得る標
本準備手段が提供される。この場合、添加する試薬の順
序はランダムフォーマットでよく、バッチ分析が不要に
なる。この方法が必要なのは、凝固検査室で実施される
各検定または試験がそれぞれの異なる時間要件および温
度要件で行われるからである。本発明の方法では、各検
定または試験をその特定のパラメータ内で行うことがで
きる共通のユニバーサル熱プロフィルが提供される。こ
の方法では、各標本が順方向に移動するが、その際、実
施すべき検定に必要な速度で移動する加熱・冷却トラッ
クと、必要な試薬を自動的に適当な温度で追加する手段
が提供される。適当な試薬が適当な時間に適当な温度で
追加された後、反応が開始する。

次に、この方法では、ウェル中の反応を検出する検出
手段が提供され、前記検定の結果が得られデータが数学
的に算出される。このデータ、すなわち検定または試験
の生結果は、処理手段に提供され、算出されたデータが
評価されウェル中の反応の変化または大きさが判定さ
れ、必要に応じて、データが診断に有用な結果に変換さ
れる。

この方法では、前述のすべてのステップと同時に、こ
の方法の性能を監視し、標本に関する報告されたデータ
の妥当性を評価する品質管理手段が提供され、そのため
自動的に、止血および血栓関連検定が実施され、標本の
止血パラメータおよび血栓パラメータに関する結果が判
定される。

多数の標本をランダムな順序で試験する前述の方法を
実施する好ましい方法は、下記の装置で実施される。

I.自動化分析計の概要 この分析計は、検体操作、標本準備、光学検査、信号
処理、不正確さおよび偏りに関する総品質管理、品質保
証プログラムの点で完全に自動化される。

A.検体操作セグメント 分析計の検体操作セグメントは、標本の陽性患者識別
と、前分析変数の選抜（スクリーニング）と、閉鎖容器
標本抽出を行う能力と、標本を評価するためにキュベッ
トウェルを連続的に供給する能力とからなる。

さらに詳しく言うと、検体操作セグメントは、 １）それぞれ、複数の反応ウェルを含む、検定で使用す
べき複数のキュベットを貯蔵し連続的に供給する手段
と、 ２）血清、血漿、または全血液の標本を含む標本収集管
または保持装置上に存在し、あるいはそれらに組み込ま
れた、バーコードやその他の符号などの光学読取り符
号、すなわち標本評価時の検定の検定開始および自動追
跡でも使用される患者識別・追跡装置と、 ３）溶血、胆赤素、脂肪血などの前分析変数を、検定を
始める前に評価する手段と、 ４）ストッパ付きまたはストッパなしの標本収集管また
は保持手段から標本を自動的に吸引し、吸引した標本を
キュベットの反応ウェルに吐出する手段を含む標本挿入
ステーションとからなる。

B.標本準備セグメント 分析計の標本準備セグメントは、各検定ごとの固有の
試薬移送シーケンス、ランダムアクセス能力、またはプ
ローブが試薬容器から試薬を吸引し任意の順序で所定の
キュベットウェルに吐出し、かつクロス汚染なしでそれ
ぞれの異なる血漿を吸引し吐出する能力を定義する手段
と、ユニバーサルプロフィル試験方法と、標本の自動希
釈を実施する手段と、試薬および標本を監視する手段の
四つの構成要素からなる。

さらに詳しく言うと、標本作成セグメントは、 １）試薬および血漿をどのように供給するかにおいて融
通性をもたせることができ、この融通性が、吸引速度お
よび吐出速度、温度、タイムアウト（遅延）またはタイ
ミングシーケンスに関して定義される、検定定義ファイ
ル（“adf"）と、 ２）必要に応じて、選択された試薬容器から選択された
量の選択された試薬をランダムに吸引する能力を有し、
キュベットの反応ウェル中の標本用のプログラム済み試
験で与えられた方向に従って、吸引した試薬を反応ウェ
ルに吐出する標本準備手段を含み、キュベットの各ウェ
ルが、実施されるそれぞれの異なる検定を有するように
プログラムされ、反応ウェル中の試薬および標本が、分
析計が監視すべき光学特性を示す反応体積を形成する、
試薬ステーションと、 ３）キュベット中の標本を光学的に監視する自動化シス
テムの様々なステーションを介して輸送されるキュベッ
ト中の流体標本の温度を調整する構成であり、サンプル
温度をシステムによって制御しながら標本・試薬供給シ
ステムおよび光学監視システムの様々なステーションを
介してキュベットを輸送する手段と、プロフィルの第１
の部分で標本を冷却する冷却手段と、標本温度を偏り公
差制約内に維持するようにプロフィルの第３の部分で標
本を加熱する加熱手段と、最初の低温から最終的な高温
までの標本遷移を定義する温度ランプを提供する手段を
提供する第２の部分とを備える、分析計上にプログラム
されたそれぞれの異なる検定用のユニバーサル温度プロ
フィルを提供する手段と、 ４）広範囲の連続希釈および非連続希釈を実施するプロ
グラム済みプローブを使用することにより、標本、基準
材料、対照材料を自動的に希釈する手段と、 ５）それぞれ、試薬を含む、複数の試薬容器と、それぞ
れ、流体標本を含み、標本と標本に対して実施すべき試
験を識別するバーコードやその他の同等の符号などの光
学読取り符号を提示する、複数の標本収集管とを貯蔵す
る温度制御ハウジングとからなる。液位を検知する手段
として存在する、各離散試薬バイアルまたは容器中の利
用可能な流体の量を監視する試薬追跡システムもあり、
その一実施例は、液体を吸引し吐出する各プローブ上の
液位センサである。

C.光学検査セグメント 自動化分析計の光学検査セグメントは、１）複数波長
分析のための手段と、２）広い波長スペクトルを使用す
ることと、３）標本間変動に関連する光レベルの変動の
連続正規化の三つの構成要素からなる。

分析計の光学検査部分は、 １）および２）1991年３月26日に発行され引用によって
本明細書に組み込まれた関連米国特許第5002392号と、
やはり引用によって本明細書に組み込まれた関連米国特
許出願第07/896579号“Method for Scanning Photodiod
es"に記載されたマルチチャネル光学監視システムと、 ３）試験結果のデータ分析の前に品質保証プログラムを
介して正規化される、標本間の色の差などの標本変動に
関連する光レベルの変動とによってもたらされる。

D.信号処理セグメント 分析器の信号処理セグメントは、運動（kinetic）エ
ンドポイントの判定と、免疫複合体や色素原エンドポイ
ントなどの血餅形成以外のエンドポイントを判定する複
合処理と、各試験結果を比較するためのオンラインデー
タベースの三つの構成要素からなる。

さらに詳しく言うと、分析計の信号処理セグメント
は、 １）たとえば、コンピュータプログラムであり、血餅が
形成される加速度を求めることができ、この分析が、生
物学的、機械的、電気的アーチファクトの影響を受けや
すいしきい値を使用するのではなく血餅形成の力学に基
づく点でユニークであり、そのため、より正確な試験結
果を与える、運動エンドポイントを判定する手段と、 ２）色の変化や、凝集またはある種の標識の有無に基づ
いて読み取られる、AT IIIやタンパク質Ｃなどの色素原
検定や、Ｄ−二量体用の検定など、抗原と抗体の相互作
用に基づく免疫検定など、血餅形成に基づく検定以外の
様々な検定のエンドポイントを判定する手段と、 ３）対照および患者標本を評価するために使用できる基
準曲線を作成し記憶する手段とからなる。

凝固分析計の前述の各セグメントは、オンラインの品
質管理プログラミングおよび品質保証プログラミングと
統合される。これらは、分析計全体にわたって偏りおよ
び不正確さが最小限に抑えられるように実施される。

E.品質保証セグメント 臨床検査室検定の性能が十分なものとなるかどうか
は、下記の各パラメータを制御する有効な品質管理プロ
グラムまたは品質保証プログラムに依存する。これらの
パラメータを制御することにより、無作為誤差に関連す
る不正確さが最小限に抑えられ、系統誤差に関連する偏
りが最小限に抑えられる。この分析計によって制御され
るパラメータは、 Ａ）検体の完全性および操作、 Ｂ）試薬および拡張可能な可用性および品質、 Ｃ）機械的計測装置の適合性および感度、 Ｄ）反応検査装置および反応測定装置の適合性および感
度、 Ｅ）対照データの統計的品質管理規則分析により、統計
的制御でシステムを監視することができ、結果の妥当性
が保証される、データ分析方法の適合性および感度、 Ｆ）基準方法と比べて最小限に抑えられた偏りである。

検査室の検定結果を正確なものにするには常に、前述
の臨界パラメータのそれぞれの重要な変数を監視する品
質保証方法を企図することが必要であった。この種の監
視は同様に、手作業分析方法、半自動化分析方法、自動
化分析方法にも必要である。本発明以前には、熟練した
検査室員が、基本オフライン手段を使用して手作業分析
方法および半自動化方法用のこれらの重要な変数を監視
する責任があった。このような手段には、標本の異常に
関する主な視覚検査を制御する従来型のLevy Jennings
手法が含まれ、ある種の装置パラメータのリアルタイム
監視は不可能であった。しかし、本発明では、精密なコ
ンピュータプログラミングおよび統合手段を使用するオ
ンライン監視が必要である。

各タイプの凝固検査室の検定は、前述の一般パラメー
タ内の特定の臨界パラメータを有するが、それ以外の追
加止血検定臨界パラメータおよび血栓検定臨界パラメー
タには、 １）同じ患者から得た以前の検体による、バーコードま
たは類似識別子を追跡するデルタ検査と、生理パニック
値評価と、データを最終報告書まで追跡する標本に関す
るオペレーショナルコメントと、反複試験の統計的評価
とを含む陽性患者識別と、 ２）前分析変数、すなわち異常報告に寄与することがで
きる変数、たとえば標本の年数、血餅汚染を受けている
血漿、血液収集管に存在する抗凝結物質の量と収集した
血漿の量の比、非アナライト干渉、活性による劣化を相
殺する標本の最適な熱貯蔵、標本の溶血、胆赤素含有
量、脂肪血標本などと、 ３）血漿キャリオーバ効果も血液標本のエーロゾル化も
なしに同じ閉鎖容器で繰り返し試験を行えるようにする
一次検体容器からの標本抽出と、 ４）液位が低いときにオペレータのために監視され追跡
されフラグ付けされる適当な試薬に対してサポートされ
る広範囲の診断検定メニュー、たとえば容量接触装置を
介するプローブ上の液位センサ、フラグで示される分析
計の吐出障害、十分な試薬が利用できない場合に検定の
性能を省略する論理プログラミング、バーコードまたは
類似の識別子による試薬を試薬トレイに実際に配置した
ことの識別、キュベットの操作を最小限に抑えることに
よってキュベットの光学的明確さを保証する、多数のキ
ュベットを操作する事前に装填されたキュベットカセッ
トなど、試薬および拡張可能な可用性と、 ５）冷蔵貯蔵、蒸発および凝縮を最小限に抑える試薬ト
レイカバー、満了日の追跡、オンボード品質管理プログ
ラムを介して対照を使用する各ラン内、日ごと、月ごと
の試薬品質の追跡、統計規則を試薬の誤差を検出する能
力と共に使用する検定固有の品質管理プログラム、平均
患者データパラメータを使用する生物学的対照血漿とは
独立に試薬品質を追跡すること、カリブレータ血漿を使
用する検定較正によって試薬生存度の微小なドリフトを
経時的に正規化すること、撹拌によって均一な懸濁を維
持することを必要とする試薬の撹拌によって保証される
試薬の品質とが含まれる。

自動化凝固分析計の様々なセグメントの前述の説明か
ら分かるように、セグメントは相互に独立している。検
体操作、標本準備、光学検査、信号処理の四つのセグメ
ントはそれぞれ、オンボード品質保証・品質管理プログ
ラムによって監視され調整され検査され、すべての臨界
パラメータに対する監視機能が提供される。次に、これ
らのセグメントのそれぞれを、自動化凝固分析計の品質
管理機能および品質保証機能によるこれらのセグメント
の統合と共に、さらに詳しく論じる。

II.検体操作 本発明は、試験すべき標本を含む収集管が分析計に配
置された瞬間からその標本を自動的に操作する。この分
析計は、標本収集管をまずプログラミングステーション
へ輸送し、次いで標本挿入ステーションへ輸送する第１
の輸送装置と、キュベットを標本挿入ステーションへ輸
送し、次いで試薬ステーションへ輸送し、次いで、それ
ぞれの反応ウェル中の試薬体積の光学特性を監視するこ
とができる光学監視装置へ輸送する第２の輸送装置とを
有する。

本発明の好ましい実施例によれば、標本収集管が真空
排気され隔壁によって密封され、キュベットのウェルに
適当な量の標本を蓄積する貫通／吸引標本プローブによ
って標本収集管から標本が抽出される。好ましいキュベ
ットは、米国特許第325090号および米国特許第5040894
号に記載されている。

本発明の他の態様によれば、温度制御ハウジングは、
真空排気収集管および試薬容器を９℃ないし15℃に維持
する。

さらに、第２の輸送装置は好ましくは、キュベットを
案内する線形トラックと、キュベットを定期的にトラッ
クに沿って離散増分だけ移動する駆動機構とを含む。好
ましくは、駆動機構は親ねじを含み、キュベットはそれ
ぞれ、前述の米国特許第5040894号に記載されたように
線形トラックに沿って駆動されるように親ねじに係合す
る形状になされる。本発明の他の態様によれば、キュベ
ットストレージは、キュベットをストレージから取り外
し線形トラック上に配置する装置を含む。

また、第１の輸送装置は好ましくは、それぞれ、複数
の標本収集管を保持する複数のシャトルと、シャトルを
プログラミングステーションおよび標本挿入ステーショ
ンを介して移動する手段とを含む。

各標本には、検定開始時および検定追跡時に使用され
る、バーコードなど機械読取り可能なIDが与えられる。
たとえば、新たに血液を採取した収集管には手作業でバ
ーコードがラベル付けされ、バーコード、患者ID、必要
な試験が手作業で分析計のコンピュータに入力される。
収集管は次いでシャトル内に置かれ、シャトルはシャト
ル貯蔵領域に置かれる。シャトル貯蔵領域で、試験管の
バーコードが分析計によって自動的に読み取られ、品質
管理プログラミングによって追跡される。隔壁が、adf
に定義されたようにプログラムされた、プローブ１と呼
ばれる標本抽出プローブによって貫通され、収集管また
は収集装置から指定量の標本が抜き取られる。プローブ
は次いで、標本を吸引し所定のキュベットの所定のウェ
ル内に吐出する。次いで、プローブが洗浄され、プロー
ブ上に残留するほぼすべての標本が除去され、次の標本
のクロス汚染がなくなる。洗浄液は特に、水、ブリーチ
液、好ましくは10％ブリーチ液、またはプローブからほ
ぼすべての標本を除去することができる特定の組成の洗
浄液を含む。検定ではその後、同じ理由で、各プローブ
を使用するたびに洗浄することができる。しかし、プロ
ーブを洗浄する他の理由は、これらのタイプの検定で
は、トロンビン、トロンボプラスチン、ホスホリピドに
よってプローブが汚染された場合、それらを除去するの
が極めて困難であり、したがって次の検定ウェルが汚染
されるからである。このような極めて粘着性の物質の除
去は、実施すべき方法にも装置にも必要である。

分析計は、この特定のウェルが、そのウェル内で実施
される特定の検定を有するようにプログラムされてい
る。品質保証プログラムは、試験手順全体にわたって特
定の時間にウェルを追跡し、臨界時間に検定ID、供給量
が正しいかどうか、adf解釈が正しいかどうか、温度制
御が妥当かどうかを確認する。

検定の性能と共に、溶血、胆赤素、脂肪血、繊維素血
餅の存在などの前分析変数が求められる。これは、ベー
スライン波長と、当該の物資を検出することができる波
長を検査するバイクロマチック技法を使用することによ
って行われる。次いで、固有のアルゴリズムが適用され
各物質が定量される。たとえば、溶血は、535nmおよび5
15nmでの透過率を監視し溶血指数を計算することによっ
て検出される。

ヘモグロビン分子のヘム単位は、535nm帯域で吸着を
有する（第１図参照）。

胆赤素も同様に実施されるが、当該の波長として450n
mおよび710nmが使用され、脂肪血は、710nmでの正規化
透過率を監視することによって測定される。

III.標本準備 次のステップは、試験用標本を自動的に準備すること
である。これは、試薬にアクセスしキュベットウェルに
堆積させる分析計の能力と、前述のように、各試薬が吐
出された後に試薬にアクセスするためのプローブを洗浄
液で洗浄し、試薬間または試薬と標本の間のクロス汚染
問題を解消することと、すべての凝固検定用のユニバー
サルプロフィル試験方法と、標本を自動的に希釈する手
段と、キュベットおよび収集管中の試薬および標本の液
位を監視する手段とを含む。

プローブのランダムアクセス移動を使用して、所与の
標本収集管のバーコードによって順序付けされスケジュ
ーリングされた（adfパラメータによって定義された）
特定の検定用の試験プロトコルに従って、試薬および標
本が吸引され吐出される。この移動と分析計の計装は、
関連特許出願USSN第07/833950号で詳しく説明されてい
る。試薬／血漿供給量が正しいかどうかは、新規の色素
追跡システムを使用することによって監視される。この
システムの一種が、米国特許第5068181号に記載されて
いる。adfが存在することによって使い勝手がよくなる
ため、この完全自動化分析計は、特定の各検定ごとに最
適化することができ、それぞれの大きく異なる検定フォ
ーマットに必要な融通性がもたらされる。

以下に、因子VIII基準曲線、PT基準曲線、プラスミノ
ーゲン基準曲線の３種の検定に関するadfのダイアグラ
ム（表１ないし３）を示す。第１の列の表記A1、A2、A
3、A4は、分析計の自動化アームを指し、第２列の表記
は、くみ出し速度、希釈、吸入など様々な操作を指す。
コロンの後の数は、体積や希釈数や速度など様々な操作
のそれぞれを扱う編集可能なパラメータである。数000
は、その特定の時点に特定のアームによって実施される
機能がないことを意味する。A4の後の表記は、分析計の
光学セットアップを指す。

ユニバーサル試験プロフィルは、本発明の極めて重要
な部分である。すべての既知の凝固分析計は、半自動化
されたものであれ、自動化されたものであれ、各試験が
固有のプロフィルを必要とすることに基づいて動作す
る。たとえば、所与の時間にバッチとして実施されるの
はプロトロンビン（PT）検定のみまたはAPTT検定のみで
あり、したがって、そのような機械は、各標本ごとに同
様に動作するようにプログラムされる。各試験の温度対
時間パラメータが異なるので、このような機械は、ある
標本に対してプロトロンビン時間試験を実施し次の標本
に対してAPTTを実施することはできない。いくつかの分
析計は、複数のバッチ分析を同時に実行することができ
るが、同じプロフィルを使用することはない。同じプロ
フィルを使用する一つの方法は、各バッチモードごとに
固有の経路を有することである。ユニバーサル血栓・止
血温度プロフィル（温度対時間）は、分析計上で同じ線
形輸送システムを介し同じタイミングシーケンスを使用
してすべての凝結検定を実施して、プローブ供給温度や
プローブ供給体積などの変数、すなわち、adfによって
確立されたパラメータの関数を含む必要なプロフィルを
作成できるようにする方法である。

ユニバーサルプロフィルは、各検定ごとの異なる熱要
件間の平衡を表す。このため、凝結検定を連続的な完全
自動化フォーマットで実施することができる。

好ましいユニバーサル血栓・止血プロフィルの９つの
臨界要件を下記に示す。

1.キュベットに吐出される標本の温度は好ましくは、約
４℃ないし約25℃である。

2.標本は、加熱シーケンスが開始するまで約４℃ないし
約25℃の温度範囲のままでなければならない。

3.標本の温度を前ランプ温度範囲から後ランプ温度範囲
に加温するのに必要な時間は、80±10秒である。

4.ランプの終わりでの標本の温度は33℃±１℃である。

5.試験がAPTTである場合、ランプの終わり（アーム３）
の直後に活性試薬を添加する。

6.R1で供給する試薬の温度は、40℃±１℃であり、反応
温度を37℃に上げる。

7.試験がPTである場合、標本は、ランプセグメント（ア
ーム４）から120±10秒後に37℃±１℃に達しなければ
ならない。

8.R2で供給する試薬の温度は、37℃±１℃である。

9.混合物の温度は、R2から少なくとも360秒にわたって3
7℃±１℃のままでなければならない。

これらの温度制御および時間制御は、US第5178019号
にさらに詳しく記載された液体を吸入し吐出する加熱プ
ローブと、USSN第07/833950号に記載された標本操作シ
ステムの部分、すなわち加熱・冷却トラックとの相互作
用のために行われる。

adfの融通性により、各検定を総合的に最適化できる
ようにするわずかな変更をプロフィルに加えることがで
きる。PT検定およびAPTT検定に関するプロフィル範囲お
よび最適化範囲のダイアグラムを添付する（第２図参
照）。

自動化凝固分析計の標本準備セグメントの他の態様
は、標本を自動的に希釈する手段である。この分析計
は、１組の多数の検定用の広い範囲の連続希釈および非
連続希釈をリアルタイムフォーマットで実施する。各複
合方法（希釈を必要とする方法）ごとのadfは、希釈、
すなわち連続希釈か、それとも非連続希釈かと、どの緩
衝液を使用するかと、濃縮緩衝液をどのように希釈する
かと、どのアームで希釈を実施するか（アーム１または
２）を定義する。希釈が成功するかどうかは、流体移
動、プローブ設計、ロボット設計の関数である。また、
分析計が組込み品質管理・品質保証プログラミングを備
えることにより、希釈が正確になる。第３図は、連続希
釈される色素標本の相対吸光度を示す。最小２乗回帰直
線とその適合度r²も示されている。

最後に、この分析計は、容器中の試薬の液位および標
本管または保持装置中の標本の液位を監視する手段を提
供する。適当な量の試薬なしで検定を実施することはで
きないので、これは、完全自動化分析計の別の必要な機
能である。本発明の分析計では、試薬チャンバが、多数
の試薬容器を約７℃の温度に維持し、いくつかの試薬
を、均一の懸濁を維持するように自動的に混合すること
ができる。必要に応じて、試薬を吐出する前にプローブ
内で加熱しておく。液位検知を使用して、容器中の試薬
の液位に対する試薬プローブの高さが制御される。

IV.光学検査 試験標本に試薬を添加した後、反応があれば、分光光
度手段を介してそれを読み取る。分析計の光学検査セグ
メントは、複数の波長を分析する手段と、標本間変動に
関連する光レベルの変動を連続的に正規化する手段と、
広い波長スペクトルを使用してその試験に妥当な波長で
様々な試験反応の結果を読み取る手段とからなる。

前述のように、これらの機能の好ましいフォーマット
は、US第5002392号およびUSSN第07/869579号に詳しく記
載されている。

品質管理プログラミングにより、adfに定義された各
標本ごとの信号雑音比を監視することによって波長が適
切に選択される。信号雑音しきい値を超えた場合、他の
波長が使用される。どの波長も受け入れられない場合、
ユーザにエラーフラグが提示される。

品質保証プログラミングにより、スペクトルガラス片
に既知の吸光度特性を組み込むことによって真の波長が
評価される。ピークは、分析計によって測定され既知の
値と比較される。さらに、適切に刺激されたときに血餅
に類似の信号を生成する液晶凝血シミュレータが光学モ
ジュールに組み込まれている。この出力は、光学ユニッ
トの完全性と分析アルゴリズムの完全性を保証するため
に検査される。

V.信号処理 分析計の信号処理セグメントは、検定の結果を報告す
るセグメントである。分析計は、運動エンドポイントを
判定し、最終試験結果のマルチルール分析を行い、血餅
形成以外のエンドポイントを判定する複合処理を実施す
る能力を有し、各試験結果を比較するためのオンライン
データベースを提供する。

エンドポイントアルゴリズムライブラリは、それぞれ
の異なるタイプの検定の分析を容易にするために必要で
ある。エンドポイント分析の主要な範疇は、線形率、対
数率、相対的大きさ、マルチアナライト混合物の生物学
的特性に基づく運動エンドポイント（すなわち血餅形
成）である。

たとえば、PT凝血時間またはAPTT凝血時間を求める標
準的な方法は、標本を採取し、適当な試薬を添加し、血
餅がいつ形成されるかを視覚的・分光光度的に判定する
ことである。標本を血餅形成に関して視覚的に検査する
際、その標本は、血餅が形成された後、濁度を増す。半
自動化分析計は、ほぼ視覚方法に等しい任意の光度低減
レベルにエンドポイントを設定する。しかし、この方法
は、機械的、光学、電気的、生物学的アーチファクトが
存在するための誤差の影響を受けやすい。さらに、装置
が「古くなった」ときに、透光率が減少して、その結果
エンドポイント時間がシフトする可能性がある。

眼に見える血餅形成は、検体混合物が懸濁したときに
行われる。これは、最初の繊維素原・繊維素転化に生理
学的に関連付けることができる（E.Ludvigh著“Percept
ion of Contour"Bureau of Medicine and Surgery,Pro
j.No.NM001075.01.04,1953年８月17日）。最大加速度、
すなわち２次導関数のピーク値の時間は、最初の繊維素
原・繊維素転化を示し、視覚的方法と直接相関している
（第５図）。時間が、任意のしきい値とは独立のデータ
ストリーム上で算出されるので、装置および生体に関連
する通常のアーチファクトは無視され、そのため、より
正確で厳密な結果が得られる。色素原検定、免疫検定、
定量繊維素原検定に関する率および大きさの計算に、固
有のパラメータ用の信号ストリームの特性を分析する同
じ手法が適用される。

複合検定の場合、凝血時間や反応速度などの運動エン
ドポイント結果の追加処理が必要である。このような検
定では、標本の所望の報告値は、ある量の既知のアナラ
イトを、報告されたエンドポイント値に関係付ける、あ
る種の基準曲線の関数である。通常、基準材料を希釈す
ることによって得た一連の濃度に対して一連のエンドポ
イントベースの試験が実施される。次いで、回復された
値と報告された値が対となったデータセットを使用し
て、基準曲線が構築される。

基準曲線は、ある関数、すなわち標本データを使用し
て構築されたモデルを表す（“Computer Evaluation of
Reference Curves for the Estimation of Extrinsic
Coagulation Factors",Frank等,Comput Biol Med,197
8年１月を参照されたい）。従来、このような関数は、
次式に類似の形のものであると仮定されている。

ｆ（回復された値）＝a₁g（報告された値）＋a₀ 上式で、ｆ（）、ｇ（）は通常log₁₀（）である。こ
の関数は、手によりグラフィック的に表すのが特に容易
であり、数値的には、下記の公式を使用して簡単な回帰
直線によって係数を回復することができる。

この種の関数は、正確に思われるが、特に手でグラフ
ィック的に計算するとき、真の生物学的プロセスを表さ
ず、対数・対数基準曲線上の直線から逸脱する点が無作
為誤差によって逸脱したものとみなされ、かつ無視され
るので誤差をもたらす。

これらの簡単な関数は、既知の公式に基づく簡単な化
学判定よりも複雑な正確モデル凝血検定に必要な自由度
を制限する。当該のアナライトの他に、因果関係を複雑
にする作因が存在する。

本発明で利用できる方法により、報告された所望の結
果を回復された値に関係付ける基準関数のモデルを設計
する際の融通性を高めることができる。これらの関数
は、未知の外来作因に適応する各検定ごとの基準曲線の
形状をより正確に表し、そのため、より正確で厳密な結
果をもたらし、データのわずかな誤差が存在する際に頑
丈であり、点を無視せずにすべての標本データを正確に
表し、かつては直線からの逸脱のために無視された希釈
を含め、すべての希釈を組み込んだために基準回復範囲
を増大させる。

一般に、実験データからモデルを作成するために使用
される、３種の方法は、（１）ガウスジョルダン法、
（２）線形系用の特異値分解（SVD）、（３）非線形系
用のレヴェンバーグマーカート法である。ガウスジョル
ダン法は一般に、線形系を解くうえでより簡単ではある
がより不正確な方法とみなされている。特異値分解は、
演算の数の点でより費用がかかるが、より正確であると
いう利点を有し、ガウスジョルダン法が機能できない特
異性が存在する際に頑丈である。めったにないことでは
あるが、非常に近い二つの解があるときに、このような
特異性に出会う。非常に小さなピボットがあるときに非
常に大きな二つの数が互いに消去し合うとき（すなわ
ち、特異に近い）、ガウスジョルダン法では誤差が発生
する。SVDおよびレブェンバーグマーカート法の正確さ
は互いに匹敵するものである。

（係数において）線形のデータモデルの一般的な形を
下記に示す。

通常、最良の１組のパラメータa_kを求めるために使用
されるメリット関数を、下記に示す。

この関数の最小値は、正規方程式として知られるも
の、または線形系 がもたらされる、すべてのＭ個のパラメータa_kに対する
x²の導関数＝０である場合に得られる。

各検定ごとの最適な基準関数を求めるうえで融通性を
もたせるために、複合データ分析モジュールで下記のい
くつかの成分が利用できるようにした。

・様々なデータ変換、すなわちlog10、1/など ・ｘ変数とｙ変数の切替え ・任意の順序の多項式 ・重なりを含む部分適合 この関数の一般形を下記に示す。

上式で次式が成立する。

「部分」形を下記に示す。

上式で、各「サブファンクション」は、標本データの
任意の組合せに基づく異なるタイプのものでよい。前述
のオプションのうちの一つを選択する能力により、各複
合検定ごとに最適な基準関数が選択された。このような
最適化基準関数は、検定の正確さと厳密さを共に向上さ
せる。報告された既知の値を有する標本が、正確に報告
されたかどうか、標本を希釈した結果、報告された値が
予想レベルになったかどうか、標本データがうまく適合
されたかどうか（R²）を判定するために各方法を試験し
た。

VI.品質保証 品質管理パッケージの重要な部分は、データを試験す
るために適用される統計的品質管理規則を使用すること
である。これは、Westgardマルチルールシステムとして
知られるが、凝固検定に適用されている、最初に臨床化
学品質管理プログラムに使用された試験に非常に類似し
ている（Westgard,J.,Wiebe,D.著“Cholesterol Operat
ional Process Specifications for Assuring the Qual
ity Required by CLIA Proficiency Testing",Clinical
Chemistry第37巻，第11号,1938ページないし1944ペー
ジ,1991年、Westgard,J.,Peterson,P.,Wiebe,D.著“Lab
oratory Process Specifications for Assuring Qualit
y in the U.S.National Cholesterol Education Progra
m",Clinical Chemistry,第37巻，第５号,656ページな
いし661ページ,1991年を参照されたい）。これは、分析
計の二つの部分、すなわちシステム品質管理プログラム
およびオンライン試験品質管理で使用することができ
る。

システム品質管理は、省略時には、対照ラン周波数向
けに指定された割り振られた時間に達したときに新しい
対照ランモードにセットされる。システムは対照ランの
ために停止し、これを無効にできるのは、緊急標本が要
求されたときだけである。対照が検定された後、選択さ
れた統計的品質管理規則が活動化されて対照の結果が解
釈される。データが規則に合格した場合、品質管理結果
がハードコピー上に印刷され、同時にオンボードコンピ
ュータに保存される。データがいずれかの規則に違反し
ている場合、そのデータは、ハードコピーおよび分析計
のモニタを通じてフラグ付けされる。ユーザは任意選択
で、対照を繰り返すことも、あるいはフラグの原因をな
くすることも、あるいはフラグ付き対照値を受け入れる
こともできる。

統計規則データ構造の好ましい変形例を下記の表４に
示す。

統計的品質管理規則の目的は、生データアレイ（いく
つかの異なる対照または液位のデータを含むことができ
る）をとり、それに１組の試験を適用することである。
この１組の試験は、妥当に選択された場合、擬拒否率を
非常に低くすると共に、不良な結果が拒否される確率を
非常に高くする。試験は、データに適用される前に、液
位データを使用してｚスコア（正規化済み）に変換さ
れ、そのため、いくつかの異なる対照をまとめて分析す
ることができる。統計的規則には任意の数の試験が存在
することができ、臨床的に十分な範囲に基づく結果と統
計的に十分な範囲に基づく結果の一対の結果が個別の各
試験ごとに返される。規則では、すべてのデータを検査
することが仮定されるので、任意の数の生データポイン
トを使用することができる。GROUP window_flagを選択
した場合、データはn/N個の群に分割される。SLIDING
window_flagを選択した場合、データは、それぞれ、以
前のポイントを越えるあるポイントから開始する（ｎ−
Ｎ）個の群として構成される。すべての群に対して一つ
の試験結果が返される。ある群が不合格である場合、FA
ILEDが、返される結果である。すべての群が合格である
場合、PASSEDが、返される結果である。GROUPであり、
ｎがＮで除せない場合、最後の残りのポイントは無視さ
れる。すべてのデータ選択はマルチルールの外部で行わ
れる。「欠落ポイント」があり、あるいは「履歴デー
タ」が必要である場合、関数が呼び出される前に、デー
タベース照会またはその相当物で処理される。１組の規
則が公分母なしでＮを有する予想されないケースでは、
１群の統計的規則を使用することができる。これは、メ
ンバーの累積結果の結果を返す複数メンバー統計規則で
オブジェクトを構築することによって行うことができ
る。

次に、本発明の下記の特定の実施態様に関して標本操
作システムの動作を説明する。本発明がこのような特定
の実施態様に限らないことが理解されよう。

例I.分析計の機械的動作 好ましい分析計の動作の一例を下記に示す。本発明に
よる標本操作システムの動作は主として、キュベットが
親ねじによってステーション間を移動する線形トラック
上で行われる。システムの基本タイミングおよび順序付
けは、キュベットを線形トラックに沿って引き続く反応
ウェル間の距離に等しい距離だけ移動させることに基づ
いて行われる。

最初に、オペレータは、キュベットのカセットをカセ
ットフレームに挿入することによってキュベットを装置
内に装填する。各カセットはたとえば、120個のキュベ
ットを保持する。キュベットは自動的にカセットから装
填ランプ上へ移動され、その結果、カセットがシステム
に追加される間に連続的に流れることができる。キュベ
ットは、キュベットが親ねじに係合するアームにより、
スケジュールに応じてランプから線形トラック上に装填
される。各キュベットは好ましくは、四つの1/4インチ
反応ウェルを有する。親ねじは、キュベットを0.2秒で
0.25インチだけ増分して移動するように20秒おきに活動
化される。装置制御装置は、親ねじに関連するタイミン
グによって各キュベットを監視する。親ねじは、キュベ
ットを第１のステーション、すなわち標本挿入ステーシ
ョンへ送り、そこで標本は、標本プローブに整列してい
る反応ウェルに供給される。プローブは、標本を供給し
た後、自動的に洗浄される。２分40秒後に、キュベット
の反応ウェルが第１の試薬供給プローブに到着し、そこ
で、実施される試験に応じて希釈剤または試薬が添加さ
れる。プローブは各供給後に自動的に、その特定の試薬
を除去するのに適した洗浄剤で洗浄される。第２の試薬
プローブは、第１の試薬プローブから２分40秒後に配置
され、そこで、活性化剤を添加することができる。３分
40秒後に、キュベットの充填済み反応ウェルが第３の試
薬プローブに到着し、そこで、試薬が添加され、試薬の
監視が開始する。反応は、血餅が形成され、あるいは反
応が進行した際に、反応体積の光透過の変化を測定す
る、光学監視システムによって電子光学的に監視され
る。キュベットがトラックに沿って移動するにつれて、
光学監視は20個の連続ステーション、すなわち300秒間
にわたって継続する。光学監視ステーションに続いて、
キュベットはトラックを離れ、廃棄物容器へ送られる。

患者血漿標本は、冷蔵ハウジング内で、前に、血漿を
得るために回転させ、患者IDおよび実施すべき試験プロ
トコルに関するバーコードが付けられた、患者の標本を
得るために使用された最初の真空排気血液収集管に貯蔵
される。真空排気標本収集管は、シャトルのホルダに配
置され、シャトル駆動機構によってバーコードリーダへ
送られる。装置が、各標本収集管上のバーコードによっ
て患者を所与の標本に相関付けることができるので、真
空排気標本収集管は任意の順序に構成することができ
る。バーコードリーダによって読み取られるバーコード
は、標本プローブが吸入すべき標本の量を決定する装置
制御装置と、標本を充填すべき反応ウェルの数、複数の
試薬プローブによってそれぞれの反応ウェルに注入すべ
き試薬／緩衝剤／添加剤／活性化剤の量およびタイプも
プログラムする。プログラミングステーションに続い
て、標本収集管がピアサへ送られ、そこで、貫通管が真
空標本管の隔壁を貫通する。その結果、標本プローブ
は、標本収集管内に下降して、プログラムされた量の標
本を吸入することができる。標本プローブは次に、真空
排気標本収集管から取り外され、標本挿入ステーション
に位置決めされた反応ウェル上を水平に移動し、反応ウ
ェル内に下降し、そこで、プログラムされた量の標本が
反応ウェル内に排出される。標本の吸入が完了した後は
いつでも、冷蔵ハウジングから真空排気標本収集管を取
り外すことができる。しかし、標本は、低温に維持され
るので、ただちにシャトルから取り外す必要なしに、さ
らに試験できるように保持することができる。試薬チャ
ンバは、様々な対照、希釈剤、活性化剤、試薬を貯蔵す
る。システムの一実施例では、これらの材料の最大22個
の容器が試薬チャネルに貯蔵される。すべての容器は約
９℃ないし15℃に維持され、試薬は、必要に応じて、吐
出される際に試薬プローブ内で加熱される。

すべての場合に、くみ出しは、それぞれの一つのプロ
ーブに動作可能に接続されたポジティブディスプレース
メントシリンジポンプで行われる。蠕動ポンプの場合と
は異なり、ポンプチュービングの操作は必要とされな
い。試薬は、標本および反応ウェルのその他の内容物と
の混合を推進するように反応ウェル内に吐出される。試
薬の温度および体積は、装置制御装置によって制御され
る。

望ましくは、液位検知を使用して、容器中の試薬の液
位および反応ウェルの内容物に対する試薬プローブの高
さを制御する。これにより、プローブの外側に接触する
試薬の量を最小限に抑えることができる。これにより、
キャリオーバの可能性が低減される。また、液位検知を
使用して、吐出時に液位からのプローブの高さが制御さ
れ、そのためキャリオーバが最小限に抑えられ、混合が
最大にされる。

すべての前述の機械的機能およびプログラム済み機能
が実行されるのと同時に、様々な品質保証／品質管理検
査が自動的に行われる。検定中のパラメータの最終結果
を生成し供給するためにデータの計算も自動的に実施さ
れる。このことを下記の例で示す。

例II.自動化分析計上の因子VIIIの例 内因性経路因子VIII（F VIII）の相対量を求めるため
に因子VIII検定を実施した。F VIII濃度は、血餅形成に
おいて重要であり、それが欠乏している場合は溶血状態
を示す。患者の検体中のF VIII濃度を正確に定量できる
ことが重要である。本発明は、複合F VIII検定を適切に
実施するすべての態様に取り組むものである。

F VIII検定は、 1.試薬系を正規化する基準材料、 2.基準曲線の質を保証する対照材料、 3.患者の診断および治療を助ける患者の標本 の３種の標本評価からなる。

検体操作および希釈（アーム１） 因子VIII検定では、標本（基準標本または対照標本ま
たは患者標本）を1:5から1:1280まで連続的に希釈する
必要がある。各タイプの材料は、標本抽出時に指定でき
るそれぞれの異なる１組の希釈を必要とする。ARM1ウェ
ルに含まれるイミダゾール緩衝液で標本を希釈した。因
子VIII基準曲線を下記のように作成した。これは、通常
使用される手順である。1.イミダゾール90uLをアーム１
の槽から注射器に充填した。

2.アームが、適当な標本槽へ移動し、血漿10uLを吸入し
た。

3.合計100uLをキュベットに供給した。

4.次いで、アーム１の槽からイミダゾール50uLをプロー
ブに充填した。

5.キュベットから100uLのうちの50uLを吸入した。

6.トラックを順方向へ増分させ、前のウェルから吸入し
た50uLとイミダゾール50uLを新しいウェルに供給した。

7.必要な各追加連続希釈ごとにステップ４ないし７を繰
り返した。

最終的に、開始希釈1:10から７回の連続希釈を含むF
VIII基準曲線が得られた。患者標本と対照標本を同じ方
法で希釈した。1:20から３回の連続希釈を患者標本に対
して実施し、1:20から２回の希釈を対照材料に対して実
施した。このシステムでは、最初の希釈比と患者当たり
の連続希釈回数を修正することができる。

品質検査：標本準備に関する詳細な説明で説明した色
素検証プロセス（第３図参照）を使用して、希釈を適切
に実施する能力を検証した。一次槽中の血漿の体積が不
十分である場合、液位検知エラーが生成される。イミダ
ゾール槽の体積が不十分であることが検出された場合、
エラーメッセージが与えられる。

試薬添加およびインキュベーション 適当な体積の血漿および緩衝液を試験ウェルに添加し
た後、適当な試薬を適当な時間に添加して光学検査用の
ウェルを準備しなければならない。

因子欠失血漿（アーム２）の添加 F VIII検定では、アーム１から２分40秒後に因子欠失
材料50uLを添加する必要があった。ウェルは、外界温度
のままに維持した。

活性化剤（アーム３）の添加 F VIII検定は、APTTベースの検定（固有経路の試験）
であり、因子欠失材料を添加してから約２分40秒後にア
ーム３の活性化剤材料を添加する必要があった。２分40
秒後に、試験ウェルを外界温度から約33℃まで加温し、
次いで39℃の活性化剤50uLを添加し、試験ウェルの温度
を37℃に高めた。活性化剤を８℃の試薬トレイ上に貯蔵
し、均一の懸濁を維持するように自動的に混合した。

塩化カルシウム（アーム４）の添加 次いで、標本を３分40秒にわたって37℃に温置した。
インキュベーション／活性化時間は、内因性経路のパラ
メータを測定する血餅ベースの試験にとって重要であ
る。活性化の終わりに、0.25M塩化カルシウム50uLを37
℃で添加し、反応を開始させた。

品質検査：色素追跡システムによって、供給した試薬
の体積が正しいかどうかを確認した。前記で定義したマ
ルチルール分析品質管理プログラムを使用することによ
って試薬の品質を確認した。試験ウェルが温度センサ上
を移動する際にこのセンサに照会することによって熱プ
ロフィルを監視した。温度が範囲外であると判定された
場合、ユーザにエラーメッセージが報告される。

光学検査 試験ウェルを最大300秒にわたって光学的に検査し
た。この検査プロセス中に、試験ウェルを15個の異なる
光学窓にそれぞれ20分間だけさらした。最初の窓に対し
て他のすべての窓を正規化する第１の光学窓では正規化
プロセスが必要であった。また、正規化プロセスでは、
各血漿の固有の濁りのための変動に関連する光レベルの
差も除去される。固有の１組の検定固有波長に関するデ
ータをデータファイルに記憶した。データファイルに
は、体積を検証するために前分析変数の数量および色素
濃度を求めるのに必要なデータセットも含まれていた。

品質検査：波長検証および光学的完全性（液晶血餅シ
ミュレータ）に関する品質検査と、正規化が妥当なもの
であるかどうかを示すものとしての信号雑音比が受け入
れられるものであるかどうかに関する品質検査がある。

データ分析 エンドポイントの判定および較正 前述の２次導関数のピークを使用して試験ウェルデー
タファイル用のすべてのエンドポイントを算出した。固
有の較正方式を使用してエンドポイントを標準化した。
標識血漿カリブレータを使用してシステムを較正するこ
とにより、試薬ロット間変動および装置間変動に関連す
る系統偏りを最小限に抑えた。より新しい凝固システム
では、凝血時間の測定の系統誤差は、装置の熱・流体変
動と試薬ロット間感度の変動によるものである。したが
って、基準間隔および治療間隔は、各装置および試薬ロ
ットごとに特定のものであり、定常的に再決定される。
分析計の較正手順により、装置の機械的変数および試薬
ロット間感度が正規化され、直接報告または標準化方法
での使用に適した一様なAPTT凝血時間がもたらされた。
凝血時間を割り当てたVeriCal Calibration Plasmas^TM
（Organon Teknika）の反複分析によって分析計のAPTT
検定（F VIIIを含む）を較正した。観測された値は、回
帰値対割り当てられた値であり、結果として得られる回
帰係数を使用して装置／試薬システムを正規化した。

基準曲線の生成 基準材料の希釈濃度および既知の濃度をとり、各試験
ウェルごとの得られたエンドポイントで回帰を求めるこ
とによって基準曲線を構築した。使用する回帰・分析ツ
ールのタイプにより、基準曲線の質と、最終的には患者
結果の質が決定される。因子VIII基準曲線を構築する従
来の方法、すなわち対数・対数変換、１次多項式への適
合は、真の生物学的プロセスを表すものではない。この
曲線は、本発明で使用される技法によってよりうまく表
される。この向上は、共に臨床的に重要な50％ないし10
0％の範囲および１％ないし10％の範囲で最も顕著であ
る。７回の希釈の％活動を独立変数（ｘ）として、凝血
時間を従属変数（ｙ）としてプロットすることによって
基準曲線を構築した。関数は、部分的で不連続なもので
あり、重なり合う数組のデータに適合された２本の線形
サブカーブで構成される。第１のサブカーブは、最初の
４回の希釈を使用し、未変換データに２次多項式を適合
する。第２のサブカーブは、最初の希釈の後のすべての
希釈にlog10（凝血時間）およびlog10（％活動）の２次
多項式を適合する。「カットオフ」は、どのサブカーブ
を使用して％活動を回復するかを決定するものであり、
曲線から回復された第４の希釈値に対応する凝血時間に
基づいて確立される。曲線は、予想される値の形状を正
確に表し、データにわずかな変動が存在する場合にも頑
丈なままである。第４図は、従来型の因子VIII基準曲線
と自動分析因子VIII基準曲線の比較を示す。

記憶されている基準曲線および新たに生成した基準曲
線に対して患者標本を評価し、報告される値は自動的
に、希釈に関して補正された。

品質管理検査：較正プロセスに関する適合度の尺度と
使用した基準曲線構造は、前記で定義したとおりであ
る。対照値を監視し品質管理マルチルール分析手順に従
わせた。Bethesdaインヒビタなどの因子VIIIインヒビタ
が存在するかどうかを評価するには、対照曲線または基
準曲線と比べたときの標本希釈の勾配を求める。

本発明の前記の説明に様々な修正、変更、適応を加え
られることが理解されよう。これらは、添付の請求の範
囲の相当物の意味および範囲内で理解されるものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブローン，ポール・ジエイ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27712、ダラム、キングズバリー・ドラ イブ・612 (72)発明者 ギブンズ，トーマス・ビー アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27572、ルージユモント、レツド・マウ ンテン・ロード・3522 (72)発明者 ハレツト，ウイリアム・シー アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27278、ヒルズバロー、ユー・エス・ 70・イー・1804 (72)発明者 ホフマン，ジユリー・エフ アメリカ合衆国、ミシガン・48197、イ プシ、オーク・ドライブ・3332 (72)発明者 リンク，ジヨン・ジー アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27712、ダラム、ノースバリー・サーク ル・4819 (72)発明者 スウオープ，チヤールズ・エイチ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27613、ローリー、ウツド・バリー・ド ライブ・5021 (56)参考文献 特開 昭62−119460（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119039（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−83451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−122084（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−280572（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 35/02 G01N 33/86

Claims (36)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の血漿標本、血清標本、または全血液
   標本のそれぞれに対して止血パラメータおよび血栓パラ
   メータに関する定性的並びに定量的凝固、色素原、およ
   び免疫検定を実施する方法であって、各標本が、ランダ
   ムアクセスに基づいて検定用に選択され、 ａ）複数の標本のそれぞれを識別し、標本を選択し、標
   本に対して実施すべき一つまたは複数の止血および血栓
   関連検定をスケジューリングすることと、 ｂ）標本のアリコートを自動的に保持装置からキュベッ
   ト中の試験ウェルへ移送することと、 ｃ）止血パラメータまたは血栓パラメータを測定するう
   えでスケジューリング済み検定に必要な試薬を自動的に
   選択し、該試薬を、単一のユニバーサル時間・温度プロ
   フィルを持つ加熱・冷却トラックを通って移動する試験
   ウェル中の標本のアリコートに対し、指定の時間に指定
   の温度で添加することにより、すべての止血検定および
   血栓検定に対して同じである前記単一のユニバーサル時
   間・温度プロフィルに適応させて反応を得ることと、 ｄ）ウェル中の反応を検出し反応からのデータを測定す
   ることと、 ｅ）測定されたデータを処理し、ウェル中の反応からの
   測定データの変化および大きさを評価することと、 ｆ）測定データを処理した結果を報告することとを含
   み、 それにより、自動的に、止血および血栓関連検定を実施
   し、標本の止血パラメータおよび血栓パラメータに関す
   る結果を判定して報告する方法。
2. 【請求項２】各検定ごとに独立に試験プロトコルを定義
   することも含む請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】試験プロトコルが、機械的命令と、光学的
   命令と、データ分析パラメータと、品質保証パラメータ
   とを含む請求の範囲第２項に記載の方法。
4. 【請求項４】移送された標本を自動的に希釈することも
   含む請求の範囲第１項に記載の方法。
5. 【請求項５】試薬の添加が指定の時間に指定の温度で行
   われるように制御してユニバーサル時間・温度プロフィ
   ルに適応させる方法が、 ａ）冷却装置を独立に制御し、標本のアリコートを最
   初、所定の最大温度以下の第１の温度範囲内に維持する
   ことと、 ｂ）光学的に監視される部位における標本のアリコート
   を、第１の温度範囲よりも高い所定の測定温度範囲内に
   維持する加熱装置を独立に制御することと、 ｃ）標本のアリコートの温度を第１の温度範囲から所定
   の測定温度範囲に遷移することと、 ｄ）外界温度の影響を低減させることと、 ｅ）指定の温度の試験ウェルに試薬を供給することとを
   含む請求の範囲第１項に記載の方法。
6. 【請求項６】試薬を試験ウェルに追加するたびに、試薬
   を加える標本準備手段を洗浄液を使って洗浄することを
   更に含む請求の範囲第１項に記載の方法。
7. 【請求項７】洗浄液が、水と、洗浄液と、ブリーチ液と
   からなる群から選択される請求の範囲第６項に記載の方
   法。
8. 【請求項８】ａ）前記測定データに基づいたプロセス信
   号の二次導関数を算出して、血餅形成の最大加速を示す
   前記二次導関数のピークを判定し、あるいは ｂ）前記測定データに基づいたプロセス信号の変化の大
   きさを算出し、あるいは ｃ）前記測定データに基いたプロセス信号の変化率を算
   出し、それにより、プロセス信号の一次導関数を求め、
   あるいは ｄ）前記のａ）ないしｃ）の計算の組合せにより、 各検定から得られたデータを評価することも追加して提
   供される請求の範囲第１項に記載の方法。
9. 【請求項９】前記測定データが、各検定ごとに固有の既
   知の基準材料を使用してシステムモデルを数値的に構成
   することによる標準化材料の正規化および較正によって
   変換される請求の範囲第１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】さらに、回復された値と報告された値の
    間に線形関係または非線形関係を含む、１組の標本デー
    タに適合することによって作成された関数から作成され
    たシステムモデルを備える請求の範囲第９項に記載の方
    法。
11. 【請求項１１】前記測定データが光データであり、標本
    操作、標本準備、反応検出及び報告結果を監視し評価す
    ることを更に備え、標本の完全性、試薬の完全性、機械
    的適合性及び光データの光学的品質の少なくとも一つを
    検査することを含む請求の範囲第１項に記載の方法。
12. 【請求項１２】標本の完全性に関する検査が、標本の前
    分析パラメータを検出することを含む請求の範囲第11項
    に記載の方法。
13. 【請求項１３】試薬の完全性に関する検査が、対照材料
    を評価し統計的品質管理規則を適用することを含む請求
    の範囲第11項に記載の方法。
14. 【請求項１４】システムの適合性に関する検査が、標本
    操作、標本準備、反応検出に使用される機械構成要素の
    電気、体積、熱出力を測定することを含む請求の範囲第
    11項に記載の方法。
15. 【請求項１５】前記光学的品質に関する検査が、光学的
    基準血餅を適当な波長で監視し、かつ信号雑音比を監視
    することを含む請求の範囲第11項に記載の方法。
16. 【請求項１６】試験標本に対して止血検定および血栓検
    定を実施するのに適した温度環境を提供する方法であっ
    て、すべての止血検定および血栓検定に対して同じ単一
    のユニバーサル時間・温度プロフィルを持つ加熱・冷却
    トラックを提供することを含む方法。
17. 【請求項１７】ａ）温度範囲が４℃から25℃の標本を試
    験ウェルに吐出し、標本温度をその範囲に維持すること
    と、 ｂ）標本を80±10秒内に33℃±１℃に加温することと、 ｃ）ただちに温度が40℃±１℃の活性化試薬を添加し、
    反応温度を37℃に上げることとを含み、 それにより、活性化部分トロンボプラスチン時間検定を
    実行する請求の範囲第16項に記載の方法。
18. 【請求項１８】ａ）温度範囲が４℃から25℃の標本を試
    験ウェルに吐出し、標本温度をその範囲に維持すること
    と、 ｂ）標本を80±10秒内に33℃±１℃に加温することと、 ｃ）前記ｂ）の後、110秒ないし130秒以内に、標本の温
    度を37℃±１℃に上げ、温度が37℃±１℃の試薬を供給
    し、混合された試薬および標本の温度を最小で360秒に
    わたって37℃±１℃に維持することととを含み、 それにより、プロトロンビン時間検定を実行する請求の
    範囲第16項に記載の方法。
19. 【請求項１９】複数の血漿標本、血清標本、または全血
    液標本のそれぞれに対して止血パラメータおよび血栓パ
    ラメータに関する検定を実施する装置であって、各標本
    が、ランダムアクセスに基づいて検定用に選択され、 ａ）複数の標本のそれぞれを識別し、標本を選択し、標
    本に対して実施すべき一つまたは複数の止血および血栓
    関連検定をスケジューリングするプログラミング入力手
    段と、 ｂ）標本のアリコートを自動的に保持装置からキュベッ
    ト中の試験ウェルへ移送する検体操作手段と、 ｃ）止血パラメータまたは血栓パラメータを測定するう
    えでスケジューリング済み検定に必要な試薬を、単一の
    ユニバーサル時間・温度プロフィルを持つ加熱・冷却ト
    ラックを通って移動する試験ウェル中の標本のアリコー
    トに対し、指定の時間に指定の温度で自動的に添加する
    ことにより、前記ユニバーサル時間・温度プロフィルに
    適応させて反応を得る標本準備手段と、 ｄ）ウェル中の反応を検出し反応からのデータを測定す
    る検出手段と、 ｅ）測定されたデータを数学的に処理し、ウェル中の反
    応からの測定データの変化および大きさを評価する処理
    手段と、 ｆ）処理手段によって測定データを処理した結果を報告
    する報告手段とを備え、 それにより、自動的に、止血および血栓関連検定を実施
    し、標本の止血パラメータおよび血栓パラメータに関す
    る結果を判定して報告する装置。
20. 【請求項２０】各検定ごとに独立に試験プロトコルを定
    義する手段も含む請求の範囲第19項に記載の装置。
21. 【請求項２１】試験プロトコルが、機械的命令と、光学
    的命令と、データ分析パラメータと、品質保証パラメー
    タとを含む請求の範囲第19項に記載の装置。
22. 【請求項２２】移送された標本を自動的に希釈する手段
    も含む請求の範囲第19項に記載の装置。
23. 【請求項２３】試薬の添加が指定の時間に指定の温度で
    行われるように制御してユニバーサル時間・温度プロフ
    ィルに適応させる装置が、 ａ）冷却装置を独立に制御し、標本のアリコートを最
    初、所定の最大温度以下の第１の温度範囲内に維持する
    手段と、 ｂ）検出手段中の光学的に監視される部分における標本
    のアリコートを、第１の温度範囲よりも高い所定の測定
    温度範囲内に維持する加熱装置を独立に制御する手段
    と、 ｃ）温度ランプを使用することによって、標本のアリコ
    ートを第１の温度範囲から所定の測定温度範囲に遷移さ
    せる手段と、 ｄ）外界温度の影響を低減させる手段と、 ｅ）指定の温度の試験ウェルに試薬を供給する手段とを
    含む請求の範囲第19項に記載の装置。
24. 【請求項２４】試薬を試験ウェルに追加するたびに、試
    薬を加える標本準備手段が洗浄液を使って洗浄される請
    求の範囲第19項に記載の装置。
25. 【請求項２５】洗浄液が、水、洗浄液、またはブリーチ
    液とからなる群から選択される請求の範囲第24項に記載
    の装置。
26. 【請求項２６】ａ）前記測定データに基づいたプロセス
    信号の二次導関数を算出して、血餅形成の最大加速を示
    す前記二次導関数のピークを判定し、あるいは ｂ）前記測定データに基いたプロセス信号の変化の大き
    さを算出し、あるいは ｃ）前記測定データに基いたプロセス信号の変化率を算
    出し、それにより、プロセス信号の一次導関数を求め、
    あるいは ｄ）前述のａ）ないしｃ）の計算の組合せにより、 各検定から得られたデータを評価する計算手段も提供さ
    れる請求の範囲第19項に記載の装置。
27. 【請求項２７】前記測定データの変換が、各検定ごとに
    固有の既知の基準材料を使用してシステムモデルを数値
    的に構成することによる標準化材料の正規化および較正
    によって行われる請求の範囲第19項に記載の装置。
28. 【請求項２８】さらに、回復された値と報告された値の
    間に線形関係を含む、１組の標本データに適合すること
    によって作成された関数から展開されたシステムモデル
    を備える請求の範囲第27項に記載の装置。
29. 【請求項２９】前記測定データが光データであり、標本
    の完全性、試薬の完全性、機械的適合性及び光データの
    光学的品質の少なくとも１つを検査する手段を含む品質
    保証手段を備える請求の範囲第19項に記載の装置。
30. 【請求項３０】標本の完全性に関する検査が、標本の前
    分析パラメータを検出することを含む請求の範囲第29項
    に記載の装置。
31. 【請求項３１】試薬の完全性に関する検査が、対照材料
    を評価し統計的品質管理規則を適用することと、現結果
    を最初の標本結果と比較することとを含む請求の範囲第
    29項に記載の装置。
32. 【請求項３２】システムの適合性に関する検査が、標本
    操作、標本準備、反応検出に使用される機械構成要素の
    電気、体積、熱出力を測定することを含む請求の範囲第
    29項に記載の装置。
33. 【請求項３３】前記光学的品質に関する検査が、光学的
    基準血餅を適当な波長で監視し、かつ信号雑音比を監視
    することを含む請求の範囲第29項に記載の装置。
34. 【請求項３４】試験標本に対して止血検定および血栓検
    定を実施するのに適した温度環境を提供する装置であっ
    て、すべての止血検定及び血栓検定に対して同じ単一の
    ユニバーサル時間・温度プロフィルを持つ加熱・冷却ト
    ラックを提供することを含む装置。
35. 【請求項３５】ａ）温度範囲が４℃から25℃の標本を試
    験ウェルに吐出し、標本温度をその範囲に維持すること
    と、 ｂ）標本を80±10秒内に33℃±１℃に加温することと、 ｃ）ただちに温度が40℃±１℃の活性化試薬を添加し、
    反応温度を37℃に上げることとを含み、 それにより、活性化部分トロンボプラスチン時間検定を
    実行する請求の範囲第34項に記載の装置。
36. 【請求項３６】ａ）温度範囲が４℃から25℃の標本を試
    験ウェルに吐出し、標本温度をその範囲に維持すること
    と、 ｂ）標本を80±10秒内に33℃±１℃に加温することと、 ｃ）前記80秒区間に到着してから110秒ないし130秒以内
    に、標本の温度を37℃±１℃に上げ、温度が37℃±１℃
    の試薬を供給し、混合された試薬および標本の温度を最
    小で360秒にわたって37℃±１℃に維持することとを含
    み、 それにより、プロトロンビン時間検定を実行する請求の
    範囲第34項に記載の装置。