JP5953164B2

JP5953164B2 - データ処理装置及びそれを用いた自動分析装置

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Publication number: JP5953164B2
Application number: JP2012168818A
Authority: JP
Inventors: 尚実石井; 久美子神原
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: EP2881741A1; WO2014021047A1; EP2881741A4; US20150198579A1; CN104508490A; JP2014025896A; EP2881741B1; US9841413B2

Description

本発明は、試料の測定により得られるデータの処理を行うデータ処理装置及びそれを用いた自動分析装置に関する。

例えば、臨床検査用の自動分析装置においては、血液や尿などの生体試料（以下、試料と称する）と試薬とを一定量混合して攪拌反応させ、その反応液の吸光度の時間変化を測定することにより、測定対象物質の濃度や活性値などを求めている。また、試薬を校正するための標準液、或いは、装置や分析項目ごとの試薬の状態をチェックするための精度管理試料などを測定することによって自動分析装置や試料などの状態を把握し、測定精度の低下抑制を図っている。

このような自動分析装置として、例えば、特許文献１（特開２００９−２０４４４８号公報）には、時系列で記憶された吸光度変化から近似式を用いて反応速度定数を求め、その反応速度定数の値に基づいて反応の異常の有無を判定する自動分析装置に関する技術が開示されている。

特開２００９−２０４４４８号公報

自動分析装置の測定精度は、例えば、試料や試薬の反応容器への分注量（分注精度）や試薬・標準液の均一性・安定性など、複数の性能支配因子の組合せによって決まってくるものである。したがって、測定結果に異常が生じた場合には、異常を生じる原因となる因子（原因因子）を特定し、その因子の状態を改善することにより、測定結果の異常を改善して測定精度の低下を抑制することが必要である。

しかしながら、上記従来技術では、測定結果に異常が生じていることは判定できるが、その原因因子の特定については言及されていない。特に、臨床検査用の自動分析装置では、異常が生じた場合に、多数の分析対象試料に対してオペレータが原因因子を迅速に特定し、その状態を改善することは非常に困難であり、この点については改善の余地が残されている。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、測定結果の異常を検出するとともに原因因子を特定することにより、測定精度の低下を抑制することができるデータ処理装置及びそれを用いた自動分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の測定項目の測定値の時間変化の近似式と近似式を規定するパラメータとを測定項目毎に記憶する近似式記憶部と、前記複数の測定項目の測定精度に影響を与える異常の原因となり得るとして予め定めた因子を各測定項目とそれぞれ対応させて記憶する因子記憶部と、前記近似式と前記近似式のパラメータとに基づいて、前記測定項目の測定値の異常の有無を判定する異常判定部と、予め設定した測定対象の順に前記異常判定部の判定結果を参照し、同じ測定項目について複数連続で測定値が異常と判定されている場合に、その測定項目に対応して前記因子記憶部に記憶された因子を当該測定項目の異常発生の原因の因子である異常因子として判定する因子判定部と、前記因子判定部の判定結果に基づいて、前記異常因子をオペレータに報知する報知部とを備えたものとする。

本発明によれば、測定結果の異常を検出するとともに原因因子を特定することにより、測定精度の低下を抑制することができる。

一実施の形態に係るデータ処理装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。一実施の形態の自動分析装置の詳細を分析部とともに示す図である。分析処理を示すフローチャートである。近似パラメータの設定画面を示す図である。測定結果表示画面への測定結果の表示条件を設定するデータ参照画面の概略を示す図である。表示部に表示される測定結果表示画面の一例を示す図であり、異常因子として検体単位が判定された場合を示す図である。表示部に表示される測定結果表示画面の一例を示す図であり、異常因子として試薬分注機構が判定された場合を示す図である。表示部に表示される測定結果表示画面の一例を示す図であり、異常因子として反応容器単位が判定された場合を示す図である。表示部に表示される測定結果表示画面の一例を示す図であり、異常因子として試薬容器単位が判定された場合を示す図である。表示部に表示される測定結果表示画面の一例を示す図であり、因子判定処理における判定結果表示画面の一例を示す図である。

本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係るデータ処理装置を備えた自動分析装置の概略構成図であり、図２は自動分析装置の詳細を分析部とともに示す図である。

図１において、自動分析装置は、試料に対する各種処理及び測定を実施する分析部１０２と、分析部１０２の各構成や自動分析装置全体の動作の制御や、分析部１０２からの情報を処理を行う制御部１００とを備えている。

分析部１０２は、試料を収容した試料容器１６が周方向に並べて配置され回転可能に設けられた円形ディスク１７を有する試料ディスク１と、試薬を収容した試薬容器１８が周方向に並べて配置され回転可能に設けられた円形ディスク１９が保冷庫２０内に配置された試薬ディクス３と、試料と試薬とを混合して反応させる反応容器２１が周方向に並べて配置され駆動機構２３により回転可能に設けられた反応容器ホルダ２２が反応槽４内に配置された反応ディスク３と、支承軸２８により回動可能に支持されたアーム２９の先端部に設けられたプローブ２７により、試料容器１６に収容された試料を反応容器２１に分注する試料分注機構５と、支承軸２５により回動可能に支持されたアーム２６の先端部に設けられたプローブ２４により、試薬容器１８に収容された試薬を反応容器２１に分注する試薬分注機構６と、攪拌機構コントローラ１５により制御される圧電素子ドライバ１４からの信号に基づいて反応容器２１に収容された試料と試薬の混合液（反応液）を振動により攪拌する攪拌子３１を有する攪拌機構７と、反応容器２１に収容された反応液の吸光度を測定する測光機構（測定部）８と、上下駆動機構３４によって上下方向に駆動可能に設けられたノズル３３から吐出される洗浄液により、測定の終了した反応容器２１を洗浄する洗浄機構９と、自動分析装置の全体の動作を制御する制御装置１００とを概略備えている。

図２において、制御装置１００は、試料の測定に用いる設定情報の設定画面や測定結果などを表示する表示部１０と、測定指示や設定情報などの入力を行う入力部１１と、設定情報や測定結果、測定に用いるプログラム等を記憶する記憶部１２と、異常判定処理における測定値の異常の有無の判定や、因子判定処理における異常因子の判定を行う因子判定部１０３と、各種情報を音声や光等によりオペレータに報知する報知部１０１と、分析部１０２に接続され、表示部１０、入力部１１および記憶部１２を含む制御装置１００と分析部１０２とを制御することにより、自動分析装置全体の動作を制御する制御部１３とを備えている。

記憶部１２は、設定情報や測定結果、測定に用いるプログラム、分析パラメータ、各試薬容器の分析可能回数、最大分析可能回数、キャリブレーション結果等を記憶する機能の他に、試料に対する複数の測定項目の測定値の時間変化の近似式と近似式を規定するパラメータとを測定項目毎に記憶する機能の近似式記憶部１２ａと、各測定項目の測定精度に影響を与えるとして予め定めた因子を各測定項目と対応させて記憶する機能の因子記憶部１２ｂとを有している。

自動分析装置では、分析装置、分析項目ごとの試薬、試薬を構成するための標準液、および試薬の状態をチェックするために測定する精度管理試料などが必要であり、これらの状態や精度の組み合わせにより最終的な分析性能が決まってくる。分析性能を直接左右する分析装置内部の因子としては、例えば試料サンプリング機構、試薬分注機構、攪拌機構、光学系、反応容器、恒温槽、などが挙げられる。また、自動分析装置内部以外の因子としては試料、試薬、標準液、精度管理試料の液性、成分などが挙げられる。

判定部１０３は、近似式記憶部１２ａに記憶された近似式と近似式のパラメータとに基づいて、測定項目の測定値の異常の有無を判定する異常判定部１０３ａと、予め設定した測定対象の順に異常判定部の判定結果を参照し、同じ測定項目について複数連続で測定値が異常と判定されている場合に、その測定項目に対応して因子記憶部１２ｂに記憶された因子を異常因子とし判定する因子判定部１０３ｂとを有している。

以上のように構成した自動分析装置における分析処理では、まず、制御部１３によって試料ディスク１の円形ディスク１７が回転制御され、分析される試料の順番に従って測定対象試料が収容された試料容器１６が試料分注プローブ５による試料分注位置まで搬送され、試料分注プローブ５により試料の分注位置まで搬送された反応容器２１に分注される。続いて、円形ディスク１９が回転制御され、分析される試料に分注する試薬が収容された試薬容器１８が試薬分注プローブ６による試薬分注位置まで搬送され、試薬分注プローブ６により試薬の分注位置まで搬送された反応容器２１に分注される。次に、反応容器２１は、攪拌機構７に搬送されて攪拌される。その後、試薬分注位置での試薬（その他の試薬）の分注と攪拌とが交互に実施される。

反応容器２１に試料および試薬が分注され攪拌された混合液（反応液）は、光源からの光束を通過することにより吸光度を測定する測光機構（測定部）８により測定され、測定結果（吸光度）は制御部１３を介して記憶部１２に記憶される。また、測定結果は、制御部１３において対象試料の濃度情報に変換されて記憶部１２に記憶されるとともに、測定結果として表示部１０に表示される。また、制御部１３では、反応液の吸光度にもとづいた異常判定処理と因子判定処理を実施する。測定の終了した反応容器２１は、洗浄機構９の位置（洗浄位置）まで移動され、洗浄処理を施されて、次の分析に用いられる。

図３は、本実施の形態に係る自動分析装置による分析処理を示すフローチャートである。

図３に示すように、入力部１１等により分析開始が指示されると、制御装置１００の制御部１３は、まず、記憶部１２の近似式記憶部１２ａから測定項目に対応して記憶された近似式を選択して読み出す（ステップＳ３０１）。次に、分析部１０２で測定対象の試料の分析処理において吸光度を測定する吸光度測定処理を行い（ステップＳ３０２）、吸光度の測定結果を記憶部１２に記憶する（ステップＳ３０３）。続いて、吸光度の測定値の数は近似式から近似パラメータを算出するのに必要な数が得られたかどうかを判定し（ステップＳ３０４）、判定結果がＮＯの場合には、測定値の数が必要数に達し、ステップＳ３０４での判定結果がＹＥＳになるまでステップＳ３０２，Ｓ３０３の処理を繰り返す。ステップＳ３０４での判定結果がＹＥＳの場合は、測定結果から近似式を規定するパラメータ（近似パラメータ）を算出して近似式記憶部１２ａに記憶する（ステップＳ３０５）。

次に、異常判定処理に用いる閾値を記憶部１２から読み出し（ステップＳ３０６）、近似パラメータが記憶部１２から読み込んだ閾値を超えた場合に異常を判定する異常判定処理を実施し（ステップＳ３０７）、異常判定結果を記憶部１２や表示部１０に出力する（ステップＳ３０８）。

続いて、予め設定した測定対象の順に異常判定処理の判定結果を参照し、同じ測定項目について複数連続で測定値が異常と判定されている場合に、その測定項目に対応して因子記憶部１２ｂに記憶された因子を異常因子とし判定する因子判定処理を行う（ステップＳ３０９）。そして、測定結果の異常の因子と判定されたものがあるかどうかを判定し（ステップＳ３１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、異常因子の情報を報知部１０１や表示部１０によりオペレータに報知し（ステップＳ３１１）、処理を終了する。また、ステップＳ３１０での判定結果がＮＯの場合には処理を終了する。

この分析処理は、各試料に対する分析の各測定項目について実施される。

図３のステップＳ３０１において、記憶部１２の近似式記憶部１２ａから測定項目に対応して記憶された近似式を選択して読み出す場合は、吸光度の時間変化を表す複数の近似式の中から、検査項目に対応した近似式を選択する。検査項目ごとに最も適した近似式をテーブルとして記憶しておき、テーブルを利用して検査項目に対応した近似式を選択する。

また、ステップＳ３０２の吸光度測定処理において、吸光度は、１回の測定または複数回の測定平均の吸光度データを、測光機構８より入力する。試薬と検体との反応に伴う色調変化に吸光度が大きく変化する波長（主波長）の光と、吸光度が殆ど変化しない波長（副波長）の光の２波長光を用いる測定方式を用いており、主波長光の吸光度と、副波長光の吸光度との差を、吸光度データとして出力する。

ステップＳ３０４の近似パラメータの算出では、ステップＳ３０１において選択した近似式によって表される吸光度の時間変化と、実際の吸光度の時間変化がなるべく小さくなるように数式中のパラメータ（近似パラメータ）の値を算出する。具体的には、計測し記憶された吸光度データと、近似式により算出される、吸光度が計測された時点と同じ時点における吸光度との二乗誤差がなるべく小さくなるように数式中のパラメータ値を定める。パラメータ値の算出には既存の最小二乗計算方法が使用可能であるが、様々な形式の数式に対応可能な方法としては、例えば最急降下法により、二乗誤差が最小となるパラメータ値を算出する。複数の試薬を用いる反応では、主たる吸光度変化をもたらす試薬（通常は最終の試薬）を添加した後、吸光度の大きな変化が開始する。この場合には、主たる吸光度変化をもたらす試薬が添加された後のデータのみを、パラメータ値算出に用いる。

図４は、近似パラメータの設定画面を示す図である。

図４において、設定画面４００には、因子（キー情報）を選択する因子設定部４０１と、その因子が測定精度にそれぞれ影響を与えるとして判定するための近時パラメータの閾値を設定する閾値設定部４０２と、設定を無効にするキャンセルボタン４０４と、設定を記憶して有効にする決定（ＯＫ）ボタン４０３とを備えている。表示部１０に表示された設定画面４００を入力部１１等により操作し、キー情報を因子設定ボタン４０１で設定し、閾値設定部４０２の各数値を入力することにより、近似パラメータの設定を行う。

図５は、測定結果表示画面への測定結果の表示条件を設定するデータ参照画面の概略を示す図である。

図５において、データ参照画面５００は、データ（測定結果）の並べ替え選択条件設定部５０１と、表示する項目の選択条件設定部５０２と、表示対象の分析装置の選択設定部５０３と、１列に表示するデータ数の選択設定部５０４と、設定した条件に基づいてデータを抽出し表示部１０に表示する開始ボタン５０５とを備えている。並べ替え選択条件設定部５０１の設定条件としては、検体ＩＤ順、セル番号順、分析測定時間順、分析項目ごとの分析順、などがある。図５では、検体並べ替え選択条件として検体ＩＤ順を選択し、分析装置は１台目を選択し、１例に表示するデータ数を３３とした場合を示している。

図６〜図９は、図５に示した設定画面において表示の開始が指示された場合に表示部１０に表示される測定結果表示画面の一例を示す図である。

図６は、異常因子として検体単位が判定された場合を示す図である。

図６において、測定結果表示画面６００は、検体ＩＤ表示部６０１と、分析項目表示部６０２と、異常判定の判定結果表示部６０３とを有している。

判定結果表示部６０３には、各検体ＩＤの各分析項目について反応過程の測定値の経時変化が画像表示されている。また、各判定結果は、その状態に合わせて表示状態を変えて表示しており、一例として、判定結果が基準値範囲外データと判定された場合には表示例６０４の表示、判定結果が参考データと判定された場合には表示例６０５の表示、判定結果が異常判定データと判定された場合には表示例６０６の表示、判定結果が装置アラームと判定された場合には表示例６０７の表示、判定結果が異常判定と装置アラームの両方を含むと判定された場合には表示例６０８の表示とする場合を示す。

図７は、異常因子として試薬分注機構が判定された場合を示す図である。

図７において、測定結果表示画面７００は、図５に示したデータ参照画面５００において、並べ替えをセル番号順、分析装置を１台目、データの列表示数を２０として設定した場合の表示例を示しており、セル番号表示部７０１と、判定結果表示部７０２とを有している。

判定結果表示部７０２には、反応容器について反応過程の測定値の経時変化が画像表示されている。また、測定表示画面６００（図６参照）と同様に、各判定結果は、その状態に合わせて表示状態を変えて表示している。

図８は、異常因子として反応容器単位が判定された場合を示す図である。

図８において、測定結果表示画面８００は、図５に示したデータ参照画面５００において、分析測定時間順、分析装置を１台目、データの列表示数を２０として設定した場合の表示例を示しており、分析測定時間表示部８０１と、判定結果表示部７０２とを有している。

判定結果表示部８０２には、反応容器について反応過程の測定値の経時変化が画像表示されている。また、測定表示画面６００（図６参照）と同様に、各判定結果は、その状態に合わせて表示状態を変えて表示している。

図９は、異常因子として試薬容器単位が判定された場合を示す図である。

図９において、測定結果表示画面９００は、図５に示したデータ参照画面５００において、分析項目順、分析装置を１台目、データの列表示数を２０として設定した場合の表示例を示しており、分析項目名称表示部９０１と、測定時間表示部９０２と、判定結果表示部９０３とを有している。

判定結果表示部９０３には、反応容器について反応過程の測定値の経時変化が画像表示されている。また、測定表示画面６００（図６参照）と同様に、各判定結果は、その状態に合わせて表示状態を変えて表示している。

図１０は、因子判定処理における判定結果表示画面の一例を示す図である。

図１０において、判定結果表示画面２００は、キー情報表示部２０１と、スコアー表示部２０２と、解析結果コメント表示部２０３とを有している。図９に示した、測定結果表示画面９００に表示された判定結果からは、１−Ａユニットで測定されたＡＳＴの反応過程状況を時系列に表示されており、１０：２６−５８の列の１０列目から以降が異常判定データで表示されているため、１-ＡユニットのＡＳＴ試薬に起因した異常が発生していると判定することができる。つまり、因子判定処理において、予め設定した測定対象の順として、反応容器順に異常判定処理の判定結果を参照し、同じ測定時間について複数連続で測定値が異常と判定されており、その測定項目に対応して因子記憶部１２ｂに記憶された因子として１−ＡユニットのＡＳＴ試薬を異常因子とし判定する。

以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。

自動分析装置の測定精度は、例えば、試料や試薬の反応容器への分注量（分注精度）や試薬・標準液の均一性・安定性など、複数の性能支配因子の組合せによって決まってくるものである。したがって、測定結果に異常が生じた場合には、異常を生じる原因となる因子（原因因子）を特定し、その因子の状態を改善することにより、測定結果の異常を改善して測定精度の低下を抑制することが必要である。しかしながら、従来技術における自動分析装置では、測定結果に異常が生じていることは判定できるが、その原因因子の特定については言及されていない。特に、臨床検査用の自動分析装置では、異常が生じた場合に、多数の分析対象試料に対してオペレータが原因因子を迅速に特定し、その状態を改善することは非常に困難であり、この点については改善の余地が残されていた。

これに対して、本実施の形態におけるデータ処理装置及びそれを用いた自動分析装置においては、複数の測定項目の測定値の時間変化の近似式と近似式を規定するパラメータとを測定項目毎に記憶する近似式記憶部と、複数の測定項目の測定精度にそれぞれ影響を与えるとして予め定めた因子を各測定項目と対応させて記憶する因子記憶部と、近似式と近似式のパラメータとに基づいて、測定項目の測定値の異常の有無を判定する異常判定部と、予め設定した測定対象の順に異常判定部の判定結果を参照し、同じ測定項目について複数連続で測定値が異常と判定されている場合に、その測定項目に対応して因子記憶部に記憶された因子を異常因子とし判定する因子判定部と、因子判定部の判定結果に基づいて、異常因子をオペレータに報知する報知部とを備えるように構成したので、測定結果の異常を検出するとともに原因因子を特定することにより、測定精度の低下を抑制することができる。また、従来よりも多くの検査項目における日常の検査データからの装置の異常原因を究明することが可能になり、装置の性能維持、稼働率向上に貢献することができる。

１試料ディスク
２試薬ディスク
３反応ディスク
４反応槽
５試料分注機構
６試薬分注機構
７攪拌機構
８測光機構
９洗浄機構
１０表示部
１１入力部
１２記憶部
１３制御部
１４圧電素子ドライバ
１５攪拌機構コントローラ
１６試料容器
１７，１９円形ディスク
１８試薬容器
２０保冷庫
２１反応容器
２２反応容器ホルダ
２３駆動機構
２４，２７プローブ
２５，２８支承軸
２６，２９アーム
３３ノズル
３４上下駆動機構
１０１報知部
１０２分析部
１０３判定部

Claims

複数の測定項目の測定値の時間変化の近似式と近似式を規定するパラメータとを測定項目毎に記憶する近似式記憶部と、
前記複数の測定項目の測定精度に影響を与える異常の原因となり得るとして予め定めた因子を各測定項目とそれぞれ対応させて記憶する因子記憶部と、
前記近似式と前記近似式のパラメータとに基づいて、前記測定項目の測定値の異常の有無を判定する異常判定部と、
予め設定した測定対象の順に前記異常判定部の判定結果を参照し、同じ測定項目について複数連続で測定値が異常と判定されている場合に、その測定項目に対応して前記因子記憶部に記憶された因子を当該測定項目の異常発生の原因の因子である異常因子として判定する因子判定部と、
前記因子判定部の判定結果に基づいて、前記異常因子をオペレータに報知する報知部とを備えたことを特徴とするデータ処理装置。
試料容器に収容された測定対象試料を反応容器に分注する試料分注機構と、
試薬容器に収容された試薬を反応容器に分注する試薬分注機構と、
反応容器に分注された試料と試薬との混合液の吸光度を複数の測定項目について測定する測定部と、
前記複数の測定項目の測定値の時間変化の近似式と近似式を規定するパラメータとを測定項目毎に記憶する近似式記憶部と、
前記複数の測定項目の測定精度に影響を与える異常の原因となり得るとして予め定めた因子を各測定項目とそれぞれ対応させて記憶する因子記憶部と、
前記近似式と前記近似式のパラメータとに基づいて、前記測定項目の測定値の異常の有無を判定する異常判定部と、
予め設定した測定対象の順に前記異常判定部の判定結果を参照し、同じ測定項目について複数連続で測定値が異常と判定されている場合に、その測定項目に対応して前記因子記憶部に記憶された因子を当該測定項目の異常発生の原因の因子である異常因子として判定する因子判定部と、
前記因子判定部の判定結果に基づいて、前記異常因子をオペレータに報知する報知部とを備えたことを特徴とする自動分析装置。
請求項２記載の自動分析装置において、
前記因子判定部は、前記試料分注機構による試料分注の実施順に前記異常判定部の判定結果を参照することを特徴とする自動分析装置。
請求項２記載の自動分析装置において、
前記因子判定部は、前記反応容器の使用順に前記異常判定部の判定結果を参照することを特徴とする自動分析装置。
請求項２記載の自動分析装置において、
前記因子判定部は、前記試薬分注機構による試薬分注の実施順に前記異常判定部の判定結果を参照することを特徴とする自動分析装置。