JP6269983B2 - 分光分析 - Google Patents
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Description
ここで、fmは、m番目の波長で検出された電磁放射線強度(又はそれに関する処理された又は未処理のいずれかのパラメータ)であり、好ましくは、強度fmは、適切な場合に、基準強度(任意的にその平均)に対する試料強度(任意的にその平均)の比、又は基準強度(任意的にその平均)に対する訓練強度(任意的にその平均)の比であり、Σfmは、少なくとも2つの波長の全てにわたる強度の和である。
ここで、
(好ましくは、無希釈物質と希釈剤の間の勾配又は差である)が成り立ち、Xは、希釈剤中の物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する試料のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率である。
ここで、
(好ましくは、無希釈物質と希釈剤の間の勾配又は差である)が成り立ち、
は、無希釈試料(無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率である。
ここで、Iは、試料に対して特定の波長で検出器によって検出される被影響電磁放射線の強度であり、Ttは、被影響電磁放射線が波長で検出された時の訓練試料の温度であり、Tbは、被影響電磁放射線が波長で検出された時の未知試料の温度であり、ΔT=Tt−Tbは、訓練試料温度と未知試料温度の間の試料温度差であり、dI/dTは、与えられた波長での試料に関する測定強度と測定温度の間の線形関係の勾配である。
ここで、xは、濃度であり、
が成り立ち、Xは、希釈剤中の物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する試料のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率であり、
が成り立ち、
は、無希釈試料(無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率である。
ここで、fmは、m番目の波長で検出された電磁放射線強度(又はそれに関する処理された又は未処理のいずれかのパラメータ)であり、好ましくは、強度fmは、適切な場合に、基準強度(任意的にその平均)に対する試料強度(任意的にその平均)の比、又は基準強度(任意的にその平均)に対する訓練強度(任意的にその平均)の比であり、Σfmは、少なくとも2つの波長の全てにわたる強度の和である。
ここで、
(好ましくは、無希釈物質と希釈剤の間の勾配又は差である)が成り立ち、Xは、希釈剤中の物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する試料のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率である。
ここで、
(好ましくは、無希釈物質と希釈剤の間の勾配又は差である)が成り立ち、
は、無希釈試料(無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率である。
ここで、Iは、試料に対して特定の波長で検出器によって検出される被影響電磁放射線の強度であり、Ttは、被影響電磁放射線が波長で検出された時の訓練試料の温度であり、Tbは、被影響電磁放射線が波長で検出された時の未知試料の温度であり、ΔT=Tt−Tbは、訓練試料温度と未知試料温度の間の試料温度差であり、dI/dTは、与えられた波長での試料に関する測定強度と測定温度の間の線形関係の勾配である。
ここで、xは、濃度であり、
が成り立ち、Xは、希釈剤中の物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する試料のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率であり、
が成り立ち、
は、無希釈試料(無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、希釈剤のスペクトル強度分率である。
図1は、薬剤又は他の試料(例えば、血液、生体試料等)を検証又は識別(すなわち、分析/特徴付け)するための本発明による分光分析器10(例えば、分光光度計)の概要を示している。「薬剤」という表現は、臨床医によって管理される9(例えば、病院、処方箋、又は薬局を通して)、又は自由に入手可能である患者を治療するためのいずれかの薬剤、又は他の薬物、又は物質を網羅すると広義に解釈しなければならない。分析器は、未知の試料を分析して検証/識別するか又は他に特徴付ける盲検試験に対して使用することができる。分析器は、盲検試験における未知試料のその後の分析に役立てるための訓練処理中に試験試料から訓練データを取得するために使用することができる。
・1300nmと1400nmの間にあるピーク(1350nmの中心波長の実ピーク)(A)
・1400nmと1500nmの間にあるトラフ(1450nmの中心波長の実トラフ)(B)
・1500nmと1600nmの間にある湾曲部(1550nmの中心波長の実湾曲部)(C)
・1600nmと1800nmの間にある傾斜部(D)
・1800nmと2000nmの間にある平坦部(E)
・更に特性DとEの間の1800nmの前後に屈曲部が示されている。
・波長#1 1310nm−特徴Aに対する領域1300〜1400nmの領域内、
・波長#2 1450nm、特徴Bの中心波長のほぼ近傍又はその領域内、
・波長#3 1800nm、特徴Eの縁部/屈曲部(すなわち、特徴Eの領域)。
a)基準チャネルが使用される場合に、当該基準試料から検出された被影響放射線15b、又は
b)光源モニタダイオードが使用される場合に、出力光源電磁放射線の測定電力、
に基づいて、訓練/比較データを用いて試料16を検証又は識別(「特徴付け」)する。訓練/比較データは、分析器を用いた訓練試料の事前分析において取得することができる。1つの選択肢では、検出器から得られた生の訓練/比較データは、盲検試験における実際の未知試料の特徴付けに対して使用することができる訓練係数/比較係数が得られるように処理される。
・試料(適切な場合は保持器を含む)温度の測定及びこの試料温度に基づく訓練/比較データの補正、
・識別/検証において比較データ/比較試料を表すパラメータに対して基準にすることができる試料濃度に依存しない試料又は訓練データ/訓練試料を表すパラメータ(係数)を決定する段階、
・試料の濃度を決定する段階、
・試料保持器(例えば、試験管/試験管ホルダ、他の個の試験セル、輸液ポンプ/IVセットの一部、フローセル、シリンジ、又はいずれかの方式でこれらのうちのいずれかを保持するか又は試料/物質を保持するためのいずれかの他の個のデバイス)を含むシステム内の寸法公差によって引き起こされる不正確性を低減するように生の訓練/比較データと実試料データとを処理する段階、
・変調光源を伴う技術又はチョッパーホイール配置を用いて測定された暗電流のいずれかを用いて光検出器の暗電流を決定及び/又は排除する段階。
ここで本発明の一実施形態を一例として詳細に以下に説明する。この実施形態は、限定的ではなく、例示的なものであると考えられたい。この実施形態は、例えば下記の表に提供する15薬剤のセットから水ベースの薬剤又は他の液体ベースの薬剤の検証又は識別を可能にするための装置に関して説明する。この実施形態において、試料を薬剤と呼ぶが、より一般的には、この実施形態は、あらゆる他の試料個に適用することができる。
・スペクトル特性A(傾斜部)1300nmと1400nmの間の第1の領域内、
・スペクトル特性B(平坦部/トラフ)1400nmと1500nmの間の第2の領域内、
・スペクトル特性C(傾斜部)1500nmと1600nmの間の第3の領域内、
・スペクトル特性D(ピーク)1600nmと1700nmの間の第4の領域内、
・スペクトル特性E(湾曲部)1700nmと1800nmの間の第5の領域内、
・スペクトル特性F(屈曲部)1800nmと2000nmの間の第6の領域内。
・試料(適切な場合は保持器を含む)の温度の測定及び試料温度に基づく訓練/比較データの補正、
・識別/検証において比較データ/比較試料を表すパラメータに対して基準にすることができる試料濃度に依存しない試料又は訓練データ/訓練試料を表すパラメータ(係数)を決定する段階、
・試料の濃度を決定する段階、
・試料保持器(例えば、試験管/試験管ホルダ、他の個の試験セル、輸液ポンプ/IVセットの一部、フローセル、シリンジ、又はいずれかの方式でこれらのうちのいずれかを保持するか又は試料/物質を保持するためのいずれかの他の個のデバイス)を含むシステム内の寸法公差によって引き起こされる不正確性を低減するように生の訓練/比較データと実試料データとを処理する段階、
・変調光源を伴う技術又はチョッパーホイール配置を用いて測定された暗電流のいずれかを用いて光検出器の暗電流を決定及び/又は排除する段階。
概要としては、訓練データは、盲検試験において実際の未知試料の検証/識別が行われる前のいずれかの時点での訓練処理中に得られる。訓練データは、一度取得するか又は定期的に更新することができる。訓練データは、プロセッサ18に格納され、及び/又はプロセッサ18に統合され、又は検証/識別中の使用に向けてプロセッサ18によってアクセス可能であるかのいずれかであるデータベース23に格納される。上述したように、「訓練データ」及び「比較データ」という表現は、一般的に、訓練処理中に得られる生データ、又はその後で識別/検証処理における利用に向けて後処理された生データを指す場合がある。訓練データは、盲検試験試料からのデータが比較分析されることになる既知試料から得られる。好ましくは、盲検試験において試験することができるいずれかの未知の試料個(例えば、特定の薬剤)は、同じ試料タイプ(例えば、薬剤)から事前に得られた対応する訓練データを有することになる。試験することができるものに対応する訓練試料セット(例えば、薬剤セット)は、訓練処理において取得、分析され、これらの訓練試料に関する訓練データが得られて格納される。生訓練データは、本明細書に説明するように、例えば、図23に示すように、例えば図22の装置又は説明する他の実施形態のうちのいずれかを用いて実際の盲検試験データが得られるのと同じ手法で得られる。
概要としては、未知試料薬剤に関する盲検試験データは、上述の通りに得られ、実際の薬剤の盲検試験中に測定される様々な波長での強度及び試料温度(Tb)を含む生盲検試験データがもたらされ、更に(使用される場合は)モニタダイオードからの(又はこれに代えて基準チャネルからの)様々な波長での基準強度及び基準温度がもたらされる。盲検試験生データは、盲検試験(試料)係数を生成するように処理される。試験下の未知試料を識別/検証するために、事前に決定された訓練/比較データ及び盲検試験係数に基づいて訓練係数の間で数学解析を実施することができる。
・第1に、出力(盲検試験データ及び訓練データに関する)のDC成分が除去/排除され(例えば、変調技術を利用して)、信号の大きさが得られる(変調を用いた暗電流の排除という項目を参照されたい)。このDC成分排除は、生訓練データに対して、収集時又は検証/識別処理中のいずれかにおいて行われる。それによって以下のものがもたらされる。
○盲検試験データの各波長に対するデータ点を含む暗電流排除されたデータ(N1からNn)(試験下の未知試料に関する)のセット、
○生訓練データの各波長に対するデータ点を含む訓練セット内の各薬剤に関する暗電流排除されたデータ(N1からNn)のセット。
・次いで、第2に、生訓練データの各波長に対するデータ点を含む訓練セット内の各薬剤に関する暗電流排除されたデータ(N1からNn)のセットの大きさが、温度補正/調節(温度補正という項目を参照されたい)を受ける。それによって盲検試験試料の温度に適合する訓練セット内の各薬剤に関する温度補正されたデータ(I(Tb)1からI(Tb)n)のセットがもたらされる。
・第3に、以下のものに対して強度比分率(スペクトル強度分率)が得られる。
○試験下の未知試料に関する各暗電流排除されたデータ点(N1からNn)、
○訓練セット内の各薬剤に関する各暗電流排除されたデータ点(N1からNn)。
この場合に、強度比分率は、物質を検証/識別するのに保持器公差感受性を低下させるパラメータである(保持器公差感受性の低下という項目を参照されたい)。
上記により、以下のものがもたらされる。
○盲検試験データの各波長に対するデータ点を含むスペクトル強度分率データ(gm1からgmn)(試験下の未知試料に関する)のセット、
○生訓練データの各波長に対するデータ点を含む訓練セット内の各薬剤に関するスペクトル強度分率データ(gm1からgmn)のセット。
・第4に、強度比分率を使用するので、試料濃度に依存しない係数が導出される(濃度非依存係数とうい項目を参照されたい)。
上記により、以下のものがもたらされる。
○盲検試験データの各波長に対するデータ点を含む濃度非依存データ(ym1からymn)(試験下の未知試料に関する)のセット、
○生訓練データの各波長に対するデータ点を含む訓練セット内の各薬剤に関する濃度非依存データ(ym1からymn)のセット。
最初に、235aにおいて、光検出器17/4の暗電流が補償される。この補償は、生訓練データと盲検試験データの両方における基準データ及び試料データに対して行われる。光検出器は、入射放射線が存在しない場合であってもベースライン出力(「暗電流」と表現している)を有する。この実施形態において、暗電流を求めるのに従来のチョッパーホイール配置を使用するのではなく、暗電流読取値の必要性を排除するためにレーザドライバ電流変調が使用される。図22の分析器を参照すると、レーザ出力は、図23の段階230で上述の通りに変調される。上述の処理に向けて、被影響検出放射線が試料検出器及び基準検出器17によって感受され(訓練処理と盲検試験の両方において)、プロセッサ18に渡される、段階231、232。プロセッサにおいて受け取られた出力は、下記の導出において例証するように、暗電流に対応するDC成分を含む。この出力は、受け取られた出力及びあらゆる他の望ましくない成分の暗電流(DC)成分A0S及びA0Rを除去する(下式により)ようにプロセッサによって処理することができる、段階235a。望ましい成分sin(ωt)及びcos(ωt)が得られ、これらの成分は、暗電流のない強度測定値を表している。この処理は、当業者に公知のあらゆる適切な信号処理を用いて行うことができる。
が、基準チャネルに対して
が得られる。
ここで、Sは、試料セルを含む光路内の減衰率を表す定数である。Rは、基準に送出される入射電力の割合を表す定数である。
試料16を射出する変調被影響放射線は、光検出器17によって検出され、光検出器17は、得られる出力電流を供給する。出力電流は、あらゆる照明が不在の場合であっても存在する暗電流項、及び検出器上に入射する光の強度に比例する項という2つの成分の和である。従って、試料チャネル出力電流ISを次式のように書くことができる。
ここで(1)では、IS Darkは、試料チャネル検出器の暗電流信号である。Sは、試料セルを含む光路内の減衰率を表す定数である。Pは、試料セルを照明する入射電力である。
ここで(2)では、IR Darkは、レーザダイオードパッケージ内の基準光検出器の暗電流信号である。Rは、基準に送出される入射電力の割合を表す定数である。
ここで(3)では、P0は、レーザからの平均出力電力である。ΔPは、出力電力波形における変調振幅(変調深度)である。φは、時間t=0における変調波形の位相である。
それによって次式が与えられる。
従って、次式が得られる。
概要としては、次いで、保持器/試料の温度変化に起因する検出器からの強度測定値変化を補償するために温度補正処理を行うことができる、図24の段階235b。
ここで(6)では、Iは、試料に対して特定の波長で検出器によって検出された被影響電磁放射線の強度(暗電流が排除された、例えば、N)であり、Ttは、被影響電磁放射線が当該波長で検出された時の訓練試料の温度であり、Tbは、被影響電磁放射線が当該波長で検出された時の未知試料の温度であり、ΔT=Tt−Tbは、訓練試料温度と未知試料温度の間の試料温度差であり、DI/dTは、試料に関する与えられた波長での測定強度と温度の間の線形関係の勾配である。
未知薬剤試料に対して盲検試験を実施するときには、異なる波長で強度データが測定され、試料の温度が格納される。流体の温度が既知である場合に、盲検試験において測定される未知薬剤の温度に対応して、温度補正された訓練データ係数セットが、データベース内の全ての薬剤に対して生成される。従って、盲検試験濃度非依存係数と訓練データセットのものの両方が共通の温度を有する。
式(A6)は、式(6)に同等である。
試料保持器16は、試験管、セル、IVライン、シリンジ、又は透明壁を有する他の適切な保持器とすることができる。試料保持器壁、経路長、及びあらゆる他の幾何学パラメータ及び/又は材料パラメータにおける公差に起因する不正確性は低減することができる。例えば、盲検試験又は訓練試験中に、典型的にプラスチックで製造された2つの光学透明の壁によって範囲が与えられた固定空洞を有することによって流体(試料)厚が制御される。本発明では、そのようなプラスチック保持器は、廃棄の前に一度だけ使用される消耗製品であるように設計される。製造処理中には十分に制御されるが、製造公差に起因して、意図する公称流体厚からの管毎の軽微な偏差が不可避に存在する。一般的に、例えば数mmの公称流体厚では、±15ミクロンの寸法公差が存在することになる。管毎のこの寸法不確定性は、保持器の公称厚に関する平均値付近の与えられた流体に関する測定強度値の発散を意味する。
試験下の流体に関する強度測定は、流体試料を含む特定目的で製造された試験管(バイアル)を用いて実施される。一般的にプラスチックで製造された2つの光学透明の壁によって範囲が与えられた固定空洞を有することによって流体厚が制御される。典型的な流体厚は数mmであり、プラスチック壁は同等の合計厚を有する。本発明では、そのようなプラスチック試験管は、廃棄の前に一度だけ使用される消耗製品であるように設計される。
ここで(B1)では、I=試験管内の流体を通る測定透過強度(この場合に、温度補正されたI(Tb))、I0=試験管上の入射強度(基準チャネル読取値に比例する)、Tm=試験管壁及び流体の屈折率を含み、材料境界面での反射を考慮する透過係数、
=m番目の波長での合計厚wを有する試験管壁材料の減衰係数、αm=m番目の波長での厚みdを有する流体の減衰係数。
上述したように暗電流補正、温度補正、及び経路長補正を適用し、訓練データ及び盲検試験データからgm係数がもたらされると、次の段階は、訓練試料薬剤と盲検試験下の未知試料薬剤の両方に関して、与えられた薬剤希釈剤の組合せに関する各波長での濃度に依存しないスペクトル(比較)係数のセットをこれらのgm係数から生成することである、段階235d。
で表し、希釈剤の管平均を
で表している。盲検試験データ(単一保持器しか存在しない)に対してxが未知の濃度である時にgB m(x)で表される(上付き文字Bは盲検試験に対する)gm値を取得/評価する。次いで、各薬剤希釈剤の組合せに関する強度対濃度曲線の勾配smを与えるために、各薬剤に関して各無希釈薬剤管平均から希釈剤管平均を次式のように減算する。
式(10)では、濃度xと共に未知である盲検試験薬剤に関する濃度の勾配をsB mで表している。
から決定することができることを示している。
関連の各流体の特質は、その複素屈折率によって特徴付けることができる。試験下の流体nの複素屈折率をその実数部分及び虚数部分n’及びn’’を用いて次式として書くことができる。
ここで(C1)では、
である。
ここでn1は、希釈剤の複素屈折率であり、n2は、体積分率xを有する無希釈薬剤の複素屈折率である。
ここで(C12)では、
は、純粋な希釈剤に適用可能である測定強度I1の場合のランベルト・ベールの法則であり、
は、無希釈薬剤に適用可能である測定強度I2の場合のランベルト・ベールの法則である。
及び
これらの式は、I−I1及びI2−I1の大きさがI1に対して小さいことにより有効である。(C13)にこれらの近似式を使用することにより、次の線形表現式がもたらされる。
ここで、訓練データ内の薬剤の各々及び選択された希釈剤に関する濃度非依存係数セットが存在するので、式(9)から得られる訓練係数ymが存在する。また、未知盲検試験薬剤に関する濃度非依存係数セットも存在するので、式(11)から得られる試料係数yBmが存在する。
下記の薬剤を第1の実施形態において記述された装置及び方法を用いて試験した。スコアにおいて1単位の間隔を与える線形プログラムを解くことによって重み付けw1...w6を選択した。この選択は、「意図する」薬剤が残りのものから十分に分離している場合に可能である。しかし、解を得ることができる場合であっても、「ロバスト性」の問題がある。大きい重み付けは「ロバスト性」を欠く兆候を示しがちである。盲検試験性能のより明快な理解を得るためは、訓練データに±1%を加算し、得られる不正な誤警報率を考察することが必要になる。閾値τは、許容範囲率を与えるように選択される(可能な場合に)。
薬剤アイデンティティが検証されると、今度は、式(8)を用いて濃度曲線の勾配smをプロセッサによって求めることができる。次いで、設定sB m=smに基づく式(10)への逆代入から、選択された希釈剤中の薬剤の濃度をプロセッサによって求めることができる。従って、濃度xが次式によって与えられる。
次いで、本発明の1つの可能な実施形態を例示的に詳細に以下に説明する。この実施形態は、限定的ではなく、例示的なものであると考えられたい。この実施形態は、例えば30薬剤のセットからの水ベースの薬剤の検証又は識別を可能にするための装置に関して説明する。
・スペクトル特性A(傾斜部)1300nmと1400nmの間の第1の領域内、
・スペクトル特性B(平坦部/トラフ)1400nmと1500nmの間の第2の領域内、
・スペクトル特性C(傾斜部)1500nmと1600nmの間の第3の領域内、
・スペクトル特性D(ピーク)1600nmと1700nmの間の第4の領域内、
・スペクトル特性E(湾曲部)1700nmと1800nmの間の第5の領域内、
・スペクトル特性F(屈曲部)1800nmと2000nmの間の第6の領域内。
・訓練試料セット103、
・第2の(比較)試料101、及び
・対照試料102。
図12は、装置10の代替実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用する代わりに、光源11を形成する6つのレーザ51a〜51fは、電磁放射線ビーム22を反射タイプの回折格子120に向けて放出するように配置される。各レーザ51a〜51fは、回折格子に向けて調整された又は調整可能な波長の平行電磁ビーム22を放出するように作動可能である。各レーザ51a〜51fに関する格子面上への入射角Xは、これらのレーザの1次の回折ビームが同じ角度Yで射出し、それによって各レーザに対して共通の光路14aが生成されるように選択される。コントローラ12は、単波長のビームを試料に向けて放出するようにレーザ51a〜51fを連続して作動させる。これに代えて、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16に向けて放出することができるように、複数のレーザ51a〜51fを一度に作動させることができるであろう。基準チャネル試料19が存在する場合に、その方向にビームを向けるために、例えば、図1に示すように別個の格子又はビームスプリッター21を使用することができると考えられる。この実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に示して記述したものと同様とすることができる。
図13は、装置10の別の代替実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用する代わりに、光源11を形成する6つのレーザ51a〜51fは、電磁放射線ビーム14aを試料経路14aに沿うように放出電磁放射線ビーム22を向け直すそれぞれのビームスプリッター130a〜130fに向けて放出するように配置される。コントローラ12は、調整された又は調整可能な波長の電磁放射線をそれぞれのビームスプリッター130a〜130fを通して試料に向けて放出するように各電磁放射線源11を順次制御することができる。これに代えて、複数の波長成分を有する電磁ビーム22を試料16に向けて(14a)供給するように、レーザ51a〜51fのうちの2つ又はそれよりも多くを一度に作動させることができるであろう。ビームスプリッターからの透過エネルギを除去するために、ビームスプリッターアレイの背後で吸収器135が設けられる。基準チャネル試料19が存在する場合に、その方向にビームを向けるために、例えば、図1に示すように別個の格子又はビームスプリッター21を使用することができると考えられる。この実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に示して記述したものと同様とすることができる。
図14は、装置10の代替実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用する代わりに、光源11を形成する6つのレーザ51a〜51fは、電磁放射線ビーム22をプリズム140に向けて放出するように配置される。各レーザ51a〜51fは、調整された又は調整可能な波長の平行電磁ビーム14aをプリズムに向けて放出するように作動可能である。各レーザ51a〜51fに関する格子面上への入射角Xは、これらのレーザの1次の回折ビームが同じ角度Yで射出し、それによって各レーザ51a〜51fに対して共通の光路14aが生成されるように選択される。コントローラ12は、単波長のビームを試料に向けて放出するようにレーザ51a〜51fを連続して作動させる。これに代えて、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16に向けて(14a)放出することができるように、複数のレーザ51a〜51fを一度に作動させることができるであろう。基準チャネル試料19が存在する場合に、その方向にビームを向けるために、例えば、図1に示すように別個の格子又はビームスプリッター21を使用することができると考えられる。この実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に示して記述したものと同様とすることができる。
図20は、装置10の代替実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用する代わりに、光源11を形成する6つのレーザ51a〜51fは、電磁放射線ビーム22を別個の光ファイバケーブル201a〜201fを通して平面光波回路(PLC)(光ファイバ結合器)200に向けて放出するように配置される。各レーザ51a〜51fは、調整された又は調整可能な波長の平行電磁ビーム14aをPLC200に向けて光ファイバケーブル201a〜201fを通して放出するように作動可能である。コントローラ12は、単波長のビームを試料に向けて放出するように各レーザ51a〜51fを連続して作動させる。これに代えて、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16に向けて(14a)放出することができるように、複数のレーザ51a〜51fを一度に作動させることができるであろう。基準チャネル試料19が存在する場合に、その方向にビームを向けるために、例えば、図1に示すように別個の格子又はビームスプリッター21を使用することができると考えられる。この実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に示して記述したものと同様とすることができる。
図21は、装置10の代替実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用する代わりに、光源11を形成する6つのレーザを含む単一パッケージ211は、電磁放射線ビーム201a〜201fを一体平行化レンズ210に向けて放出するように配置される。このレーザは、6つの波長の各々において調整された又は調整可能な波長をレンズ210に向けて放出するように作動可能である。コントローラ12は、単波長のビーム201a〜201fを試料に向けて放出するようにレーザを連続して作動させる。これに代えて、複数のビーム51a〜51fは、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16に向けて(14a)レンズ210を通して放出することができるように、一度に作動させることができるであろう。基準チャネル試料19が存在する場合に、その方向にビームを向けるために、例えば、図1に示すように別個の格子又はビームスプリッター21を使用することができると考えられる。この実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に示して記述したものと同様とすることができる。
1300〜2000nmの公称分析範囲は、改善された薬剤検証又は識別に対して利点を与えるので選択波長として選択される。しかし、1300〜2000nmへの言及を限定的であると見なすべきではなく、若干異なる範囲又は全く他の範囲のスペクトル特性に関する波長を選択することができることが認められるであろう。いずれの分析範囲内に収まる選択波長(従って、スペクトル特性)も、液体担体中の薬剤に対する改善された識別/検証を可能にする。例えば、分析範囲は、1300nm〜2000nmの部分集合、例えば、1300nm〜1900nm、1350nm〜1950nm、1400nm〜1900nm、1500nm〜1800nm、又は他の部分集合とすることができる。範囲は、1250〜2050nm、1200nm〜2100nm、又は1150nm〜2150nm、又は類似の範囲のようなより大きいものとすることができる。分析範囲は、1200nm〜1900nm又は1300nm〜1900nmのような公称範囲からオフセットされたものとすることさえ可能である。これらの例は、非限定的な例である。一般的に、分析範囲は、例えば、1100nm〜1500nm付近から始めて1800nm〜2150nm付近で終わることができる。更に、これも非限定的であり、範囲は、改善された検証/識別を可能にする全く異なるものとすることができる。更に、これらの分析範囲の外側にあり、これらの分析範囲の外側にあるスペクトル特徴に対応する波長は、言及した分析範囲に収まる波長との組合せに使用することができる。分析範囲内に収まるスペクトル特性に対応する複数の波長を使用することにより、改善された性能が与えられる。好ましくは、もれなく全ての波長が分析範囲内で選択されるが、有利である可能性がある他の範囲に収まる波長を使用することも除外されない。
14a 試料経路
15a 基準経路
19 基準試料保持器
20 基準検出器
Claims (16)
- ある濃度を有する希釈剤中の物質を含む試料を識別又は検証するための分析器であって、
少なくとも2つの異なる波長を含む電磁放射線を少なくとも1つのビームで試料に放出するための電磁放射線源と、
前記試料によって影響を受けた前記放出電磁放射線からもたらされる被影響電磁放射線を検出し、かつ前記少なくとも2つの異なる波長で該検出された被影響放射線の強度を表す又は前記強度に関連した試料検出出力を与える試料検出器と、
それぞれの波長における濃度非依存試料係数を決定し、かつ該試料係数と訓練試料から決定される訓練係数とを用いて前記試料を識別又は検証するか又は他に特徴付けるためのプロセッサと、を含み、
前記それぞれの波長における濃度非依存試料係数は、
全ての波長で測定された前記試料及び希釈剤の強度により正規化された、
a)その波長での該検出された被影響放射線の強度を表す又は前記強度に関連した試料検出出力、及び
b)訓練データセットから得られた希釈剤に対する検出された被影響放射線の強度を表す又は前記強度に関連した検出出力、に基づき決定される、ことを特徴とする分析器。 - 前記訓練試料は、ある濃度を有する希釈剤中の物質を含み、前記訓練係数は、該濃度に依存しないことを特徴とする請求項1に記載の分析器。
- 各試料係数が、
によって決定され、ここで、
であり、Xは、該希釈剤中の該物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する前記試料のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であることを特徴とする請求項2に記載の分析器。 - 各訓練係数が、
によって決定され、ここで、
であり、
は、無希釈試料(該無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の分析器。 - 前記試料の前記濃度を決定するために、前記プロセッサは、
を使用し、ここで、xは、該濃度であり、
であり、Xは、前記希釈剤中の前記物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する前記試料のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であり、
であり、
は、無希釈試料(無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の分析器。 - 前記試料係数を決定することは、各波長でのスペクトル強度分率を決定して使用することを含む、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の分析器。 - 前記強度分率は、全ての前記少なくとも2つの波長にわたる強度の和を基準としたある波長で測定された透過光の比率として定義されることを特徴とする請求項6に記載の分析器。
- 各波長での前記正規化スペクトル強度は、
を用いて前記プロセッサ内で決定され、ここで、fmは、m番目の波長で検出された電磁放射線強度(又はそれに関連する処理又は未処理の何らかのパラメータ)であり、該強度fmは、適切な場合に、基準強度に対する試料強度の比、又は基準強度に対する訓練強度の比であり、Σfmは、前記少なくとも2つの波長の全てにわたる強度の和であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の分析器。 - ある濃度を有する希釈剤中の物質を含む試料を識別又は検証する方法であって、
少なくとも2つの異なる波長を含む電磁放射線を試料に向けて少なくとも1つのビームで放出する段階と、
前記試料によって影響を受けた前記放出電磁放射線からもたらされる被影響電磁放射線を検出し、かつ前記少なくとも2つの異なる波長で該検出された被影響放射線の強度を表す又は前記強度に関連した検出出力を与える段階と、
前記出力から濃度非依存試料係数を決定する段階であって、前記それぞれの波長における濃度非依存試料係数を、
全ての波長で測定された前記試料及び希釈剤の強度により正規化された、
a)その波長での該検出された被影響放射線の強度を表す又は前記強度に関連した試料検出出力、及び、
b)訓練データセットから得られた希釈剤に対する検出された被影響放射線の強度を表す又は前記強度に関連した検出出力、に基づき決定する段階と、
前記試料係数と訓練試料から決定された訓練係数とを用いて前記試料を識別又は検証するか又は他に特徴付ける段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記訓練試料は、ある濃度を有する希釈剤中の物質を含み、前記訓練係数は、該濃度に依存しないことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 各試料係数が、
によって決定され、ここで、
であり、Xは、該希釈剤中の該物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する前記試料のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であることを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 各訓練係数が、
によって決定され、ここで、
であり、
は、無希釈試料(該無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の方法。 - 前記試料の前記濃度を決定するのに、前記プロセッサは、
を使用し、ここで、xは、該濃度であり、かつここで、
であり、Xは、前記希釈剤中の前記物質の濃度であり、Bは、盲検試験試料を表し、gB m(x)は、未知濃度を有する前記試料のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であり、
であり、
は、無希釈試料(無希釈物質である)のスペクトル強度分率であり、
は、該希釈剤のスペクトル強度分率であることを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記試料係数を決定する段階は、各波長でのスペクトル強度分率を決定して使用する段階を含む、
ことを特徴とする請求項9から13のいずれか1項に記載の方法。 - 前記強度分率は、全ての前記少なくとも2つの波長にわたる強度の和を基準としてある波長で測定された透過光の比率として定義されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 各波長での前記正規化スペクトル強度は、
によって決定され、ここで、fmは、m番目の波長で検出された電磁放射線強度(又はそれに関連する処理又は未処理の何らかのパラメータ)であり、該強度fmは、適切な場合に、基準強度に対する試料強度の比、又は基準強度に対する訓練強度の比であり、Σfmは、前記少なくとも2つの波長の全てにわたる強度の和であることを特徴とする請求項14または請求項15に記載の方法。
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