JPH01237453A - 試料分析方法及びこれを用いた自動分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は検量線の作成方法及びこれを用いた自動分析装
置に係り、特に生体成分の分析におけるカットオフ値を
精度よく測定するのに好適な検量線の作成方法及びこれ
を用いた自動分析装置に関するものである。

〔従来の技術〕

エンザイムイムノアシャイ（ＥＩＡ）など免疫反応にお
ける検量線は、従来の臨床化学検査で測定される通常の
エンザイムアツセイの検量線とは異なり、一般に直線と
はならない。また、検量線の形状が測定系の種類と反応
条件により容易に変化する上に、超微量分析法であるた
めに検出限界近くで分析することが多く、測定データの
ばらつきが比較的大きいという欠点がある。ＥＩＡの検
量線に対する理論式は、測定の基本となる抗原抵抗体反
応が数量化できれば求めることができる。

通常、式は複雑な非線形関数となるため、統泪学的な扱
いが極めて困難であるため、経験式が用いられる場合が
多い。いずれにしろ、検量線を回帰し、未知試料濃度を
求めるためには、回帰モデルが必要となる。回帰モデル
には、ロジイスティック（ｌｏｇｊｓｔｉｃ）曲線、ロ
ジットーログ（ｌｏｇｊｔ−１ｏｇ）変換法などがある
。例えば、次式のモデルがある。

ここに、Ｋ　＝　Ｒｏｏ−Ｒ。

Ｒｏ　；標準物質濃度○におけるレスポンス Ｒω；標準物質濃度ωにおけるレスポ ンス ａ、ｂ；パラメータ Ｘ；標準物質 Ｙ；データ 従来の検量線の作成方法は、測定した標準物質のデータ
をそのまま使用している。すなわち、特に疾患あるいは
病態の判断に重要な生体成分の分析におけるカットオフ
値近傍の標準物質のデータを重視して検量線を作成する
という注意が払われておらす、各々の濃度における標準
物質のデータの平均値を用いて演算処理する場合が一般
的である。

近年、高感度な免疫分析法が種々開発されて測定の自動
化が進んでいるが、このなかで、従来では用手法に頼っ
ていた感染症関係の物質が自動測定されるようになって
きた。通常の定量測定とは異なり、これらの測定は、試
料中に測定対象の物質が存在するか、しないかという定
性判定を行うことが目的とされている。例えば、抗ＨＩ
Ｖ（エイズのこと）抗体の存在の有無を調べある患者が
エイズに感染しているかいないかという判定を下すこと
が最終目的とされている。また、定量測定されているが
んマーカのＡＦＰ　（α−フエ１へプロティン）を例に
すると、スクリーニング検査においては、ＡＦＰの定量
値そのものよりはむしろＡＦＰ定量値が健康者の範囲で
あるかあるいはがん患者のそれかというがんなのか、が
んでないのかといった判断を下すことが重要である。こ
のような判定の基準となる境界値をカットオフ値と呼ん
でいるが、カットオフ値より試料測定値が高値であれば
エイズに感染しているかあるいはがんである低値であれ
ば、エイズでないかあるいはがんでないというように判
定するために、カットオフ値近傍の測定データは、他の
濃度範囲のデータに比べて特に高い精度が要求される。

また、使用する検量線は、カットオフ値近傍の濃度範囲
において、他の濃度範囲と比較して特によく合うように
作成されていることが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の検量線の作成方法では、使用した
複数の標準物質のデータのうち、特定の濃度範囲のデー
タについて特に重みをつけて演算処理するということは
行っていない。すなわち、例えば、カットオフ値近傍の
データに重みをつけて、カットオフ値近傍で特に作成し
た検量線が測定データとよく適合するという検量線の作
成方法ではなかった。カットオフ値近傍の標準物質につ
いての測定の多重回数を増してデータのばらつきの影響
を抑えるという工夫はされているが、検量線作成」二は
他の濃度の標準物質と同様に平均値を求めて演算処理を
行っているため、検量線作成」二カッＩ・カフ値近傍に
重みづけはされていなかった。

本発明の目的は、第１に使用した標準物質の特定の濃度
範囲のデータにおいて精度の高い検量線を作成すること
ができる検量線の作成方法を提供することにある。第２
に検量線の作成にあたり、ある濃度範囲のデータに部分
的に重みづけを行う手段を有する自動分析装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、第１に複数の濃度の異なる標準物質の反応
液のデータを用いる検量線の作成方法において、ある濃
度範囲のデータに部分的に重みづけを行って演算処理し
て検量線を作成して達成するようにした。第２に複数の
濃度の異なる標準物質を設置できるサンプル供給機構と
上記標準物質を複数回サンプリングできるサンプリング
機構とを備えた自動分析装置において、上記各標準物質
の反応液のデータについてある濃度範囲のデータに部分
的に重みづけを行う第１の手段と、この第１の手段にお
ける重みづけされたデータを用いて演算処理する第２の
手段と、この第２の手段における処理に基づき検量線を
作成する第３の手段とを具備する自動分析装置として達
成するようにした。

〔作用〕

測定データに重みづけを行う方法には種々の方法が考え
られ、その１つとして、特定濃度の標準物質の測定多重
回数を増やすことにより測定データ数を増やし、個々の
データを独立に扱って演算処理する方法であり、他の濃
度の標準物質のデータに比較して特定濃度におけるデー
タ数が多いので、特定濃度に重みをつけ、あるいは特定
濃度の標準物質のデータ数をデータ処理１５倍に増やす
ことによって、他の濃度におけるデータ数と比べてデー
タ処理上特定濃度範囲のデータ数を増やし、個々のデー
タを独立に扱って演算処理するようにした。これによっ
て、生体成分の分析におけるカットオフ値を精度よく測
定することができる。

また、本発明の自動分析装置では、各標準物質の反応液
のデータについてある濃度範囲のデータに部分的に重み
をつけ、重みづけされたデータを用いて演算処理し、そ
の処理に基づいて検量線を作成するようにしたので、上
記と同様の効果が得られる。

〔実施例〕

以下本発明を第１図、第２図及び第３図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の検量線の作成方法の一実施例を説明す
るための非線形最小二乗法による多重回帰のフローチャ
ートである。ある特定項目について濃度Ｘｏ、　Ｘｓ＋
　Ｘ２１　Ｘ８．　Ｘ４．　Ｘｌである標準物質の測定
データがそれぞれＹ（ｏ）、Ｙ（１）、　Ｙ　（２）　
。

Ｙ　（ａ）　、　Ｙ　（４）　、　Ｙ　（５）であると
する（ステップＳＬ、８２）。これらの値を用いて（１
）式の４種のパラメータＲｏ　、に、ａ、ｂの初期値を
設定する（ステップ８３）。次に、例えば、重みづけを
行いたい濃度ＸｌのデータＹ（１）をＹ（工１）、Ｙ（
１２）。

Ｙ　（ｚｓ）　、　Ｙ　（ｔｔ　）及びＹ（ｔｓ）にデ
ータ処理上増やす。

このとき、Ｙ（ｚ工）＝Ｙ（工２．）＝Ｙ（工８）＝Ｙ
（工ｔ）＝Ｙ　（ｚｓ）＝　Ｙ　（ｚ）とする。これら
の値Ｙ　（ｏ）、Ｙ　（１７）。

Ｙ　（１）　、　Ｙ　（ｓ）　、　Ｙ　（＋　）及びＹ
（ｓ）を独立に用いてガウス−ニラトン（Ｇａｕｓｓ−
Ｎｅｗｔｏｎ）変法を用いた非線形最小二乗法による多
重回帰を行い、４種のパラメータ値ΔＲｏ　、Δに、Δ
ａ、Δｂを決定する（ステップ８４〜Ｓ６）。

次に、多重回帰の方法について詳しく説明する。

ある特定項目について測定データＹ（ｉｊ）と設定パラ
メータ値を（１）式に代入して得られた計算値Ｆ（ｉｊ
）との差ｙ（ｉｊ）は、 ｙ（ｉ　ｊ）＝Ｙ（ｉ　ｊ）−Ｆ（ｉ　ｊ）ａＲｏ　　
　　　　　ａＫ。

ａａ　　　　　　　ａｂ で近似される。求めるパラメータ値は、この差の二乗和
（Ｓ）が最小となるときの値である。

Ｓ＝Σ（ｙ−ｙ（ｉｊ））” さて ａａ　　ａｂ　　ａＫｏ　　　ａＲ。

であるから、 とおくと、次の４式（３）〜（６）が成立する。

ΔＲｏΣＸ１２＋ΔＫｏΣＸｌＸ２＋ΔａΣＸＩＫＢ＋
ΔｂΣＸｌＸ４”Σｘ　ｔ　ｙ　　　−（３）ΔＲＯΣ
ＸｌＸ２＋ΔＫＯΣｘ２２＋ΔａΣＸ２Ｘ８＋ΔｂΣＸ
２Ｘ４”ΣＸ２ｙ　　−（４）ΔＲｏΣＸｌＸ３＋ΔＫ
ｏΣＸ２Ｘｉｌ＋ΔａΣＸ３２＋ΔｂΣＸ３Ｘ４−Σｘ
３ｙ　　　・−（５）ΔＲｏΣＸｌＸ４＋ΔＫｏΣＸ２
Ｘ４＋ΔａΣＸ３Ｘ４＋ΔｂΣｘ４２＝Σｘ４ｙ　　　
　−（６）（３）〜（６）式を満足するパラメータの変
化分ΔＲｏ。

ΔＫｏ、Δａ、Δｂは、行列式（７）を解くことで求ま
る。

・（７） このようにして求めたΔａ、Δｂ、ΔＫｏ。

ΔＲｏを用いて、パラメータａ　、　ｂ　＋　Ｋｏ、　
Ｒｏ値を、ａ＝ａ＋Δａ、ｂ＝ｂ＋Δｂ、Ｋｏ＝Ｋｏ＋
ΔＫｏ　、Ｒｏ＝Ｒｏ＋ΔＲＯと置き換えて多重回帰す
ると、差の二乗和Ｓが最小のときのパラメータ値が求ま
る。求めたパラメータ値を（１）式に代入することによ
って、濃度に対して直線関係のある検量線が得られる（
ステップ８７〜５１０）。

得られた検量線は、特定の濃度Ｘ１のデータについて重
みづけを行っているため、特定濃度Ｘ１近傍において作
成された検量線と測定データＹ　（１）がよく合い、特
定濃度Ｘ１近傍のデータは精度の高いものを得ることが
できる。

以上のように、濃度Ｘ、における設定データに重をつけ
て演算処理するためには、重みをつけたい濃度Ｘ１の測
定データ数を他の濃度Ｘ、　Ｉ　における測定データ数
より多くなるように、演算処理に先立ちｎ倍に増し、Ｙ
（目）、Ｙ（，２）２．Ｙ（Ｉｎ）というデータとして
持ち、他の濃度のデータとともにそれぞれ平均値でなく
独立データとして扱うようにする。それには個々のデー
タと割算値Ｆ（ｉｊ）との差の二乗和を最小とするパラ
メータを求めればよい。あるいは、重みをつけたい濃度
Ｘｌの測定多重回数を地濃度のものに比へて多く設定し
、演算処理に用いるデータ数は、ｙ（＋、＋）が最も多
くなるようにして、それぞれのデータを独立に扱うのが
よい。先の場合と同様に、個々のデ一タと計算値Ｆ（ｉ
ｊ）との差の二乗和を最小とするパラメータを求めれば
よい。

第２図は本発明の検量線の作成方法の一実施例を説明す
るための測定データに基づく検量線作成及び検体濃度演
算のためのフローチャーＩ・である。

ステップ５２１−で測定データＹ　（ｏ）−Ｙ　（ｔ＋
、）を取込み、ステップＳ２２で標準物質か試料である
かを判定し、標準物質であるときは、ステップＳ２３で
検量線を作成し、ステップＳ２４で検量線の良否を判定
し、良の場合は、ステップＳ２５で検量線の表示を行い
、ステップＳ２２で試料であるときは、ステップＳ２６
で濃度演算を行い、ステップ８２７で検体濃度を出力す
る。

次に、本発明の検量線の作成方法を用いた自動分析装置
について説明する。第３図は本発明の自動分析装置の一
実施例を示す構成図である。第３図において、各測定項
目毎に濃度の異なる複数個の標準物質を設置できるサン
プルディスク１０が設けられており、複数個の標準物質
は、測定項目毎に連続してサンプルディスク１ｏ上に並
べることができるように構成されている。また、反応デ
ィスタ２］は、その円周上に複数個の測定セルを兼ねた
反応容器２２を有し、回転自在に構成されている。また
、標準物質（試料）の移送は、サンプリングプローブ４
１によって行われ、試薬の分注は、分注器３８．３９に
よって行われる。また、分光器２７は、複数検知器を有
する多波長同時測定形であり、光源ランプ２５と相対し
、反応ディスク２１が回転状態にあるときに、反応容器
２２の列が光源ランプ２５からの光束２６を通過するよ
うに構成されている。光束２６は、反応ディスク２１が
停止状態にあるときに吐出位置４５から時計方向に数え
て、例えば、３１番目の反応容器４６の中心を透過する
ように配置されている。光束２６の位置と吐出位置４５
の間には排液装置および洗浄装置２４が配置されている
。

制御装置全体の構成は、マルチプレクサ、対数変換増幅
器５３．Ａ／Ｄ変換器５４．リード・オンリ・メモリ（
以下ＲＯＭと称する）、ランダム・アクセス・メモリ（
以下、ＲＡＭと称する）。

プリンタ５５．操作パネル５２２機構部駆動回路３５か
らなるが、Ａ／Ｄ変換器５４はさらに、インターフェイ
ス５ｏを経て中央処理装置５１に接続されている。この
中央処理装置５１は、機構系を含めた装置全体の制御と
、前述の多重回帰による検量線作成や濃度演算などのデ
ータ処理全般を行うもので、マイクロコンピュータが使
用される。

次に、第３図図示実施例の動作について説明する。

まず、がんマーカ、感染症関連物質等を含む被測定標準
物質（試料）を収容した試料容器４４がサンプリング位
置に供給されると、ピペッタ４゜のプローブ４１の先端
が上記試料容器内に浸漬され、血清の一定量を吸入し、
プローブ４１内に保持する。その後、プローブ４１は、
反応ディスク２１の吐出位置４５まで移動し、吐出位置
４５に移送されている反応容器２２内にプローブ４１で
保持していた血清を吐出する。上記サンプリング動作が
終ると、反応ディスク２１は反時計方向に間欠的な回転
移動を開始し、反応ディスク２１上に、反応容器２２の
全数より１つ多い数の反応容器２２が吐出位置を通過す
るまで回転して停止する。

反応ディスク２１の回転によって、上記サンプリング動
作でサンプリングされた試料の入った反応容器２２は、
吐出位置４５より反応容器１ピッチ分だけ反時計方向に
進んだ位置に来て停止している。反応ディスク２１の回
転中に、反応ディスク２１上の全ての反応容器２２は光
束２６を通過する。従って、それぞれの反応容器２２が
光束２６を通過するときには、分光器２７による光吸収
測定がなされ、分光器２７の出力は、マルチプレクサに
より現在必要な測定波長の信号が選択され、Ａ／Ｄ変換
器５４により中央処理装置５１に取込れで、ＲＡＭに記
憶される。

前記の反応ディスク２１の回転および停止している間の
時間を、例えば、２０秒とすると、２０秒を１サイクル
として上記動作を繰り返す。上記サイクルが進むにつれ
てサンプリングされた特定の被測定試料は反応ディスク
２１が停止している状態での位置が反応容器１ピッチ分
ずつ反時計方向に進む。分注器３６と分注器３７からの
試薬の吐出は、試料の入った反応容器２２が反応容器１
ピッチ分ずつ反時計方向に進んで、反応ディスク２１上
で、それぞれ吐出位置４６．４７に停止した状態でなさ
れる。特定の被測定試料について見ると、吐出位置４７
で添加された第１試薬により、第１段階の反応が開始さ
れ、吐出位置４６で添加された第２試薬により第２段階
の反応が開始される。以上の動作で１サイクルにおける
反応ディスク２１の停止時間を４．５秒、回転時間を１
５．５秒とすると、特定試料についてみると、その試料
の反応過程は２０秒毎に３１回測定され、１０分間の測
定データがＲＡＭに記憶される。中央処理　・装置５１
はＲＯＭのプログラム（第１図、第２図参照）に従って
作動し、ＲＡＭ内の３１個の測定データを抽出し、演算
処理を行う。

検量線作成に必要である１項目あたり例えば、５あるい
は６種類の標準物質は、サンプルディスクｌｏ上に連続
して並べられているため、ある特定項目の濃度の異なる
複数個の標準物質は、自動的に連続して複数回ずつ（例
えば、重みづけした回数ずつ）サンプリングプローブ４
１によって反応容器２２に移送される。濃度に対して直
線関係のない物質について検量線を作成する場合には、
濃度の異なる標準物質を複数回ずつサンプリングして測
定することは必須であり、本装置ではこれが可能である
。これら複数の試料の反応過程は、上述のように１０分
間に渡って測定し、これらの測定データは項目毎に１ま
とめにして、濃度に対して直線関係にある検量線の作成
に供せられる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、複数の標準物質のなかで
特定濃度範囲に重みをつけた検量線を作成することがで
きるため、生体成分の分析におけるカットオフ値を精度
よく測定することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検量線の作成方法の一実施例を説明す
るための非線形最小二乗法による多重回帰のフローチャ
ー１・、第２図は本発明の検量線の作成方法の一実施例
を説明するための測定データに基づく検量線作成及び検
体濃度演算のためのフローチャー１・、第３図は本発明
の自動分析装置の一実施例を示す構成図である。 ］０・・・サンプルディスク、２１・・・反応ディスク
、２２・・・反応容器、２７・・分光器、３５・・機構
部駆動回路、３６．３７・・分注器、４０・・ピペッタ
、４１　・プローブ、４４・・試料容器、５０・・イン
ターフェイス、５１・・・中央処理装置、５２・・・操
作パネル、５３・・対数変換増幅器、５４・・・Ａ／Ｄ
変換器、５５・・・プリンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の濃度の異なる標準物質の反応液のデータを用
   いる検量線の作成方法において、ある濃度範囲のデータ
   に部分的に重みづけを行つて演算処理することを特徴と
   する検量線の作成方法。 ２、前記標準物質のうち同一の標準物質の反応液のデー
   タをそれぞれ独立のデータとして扱う特許請求の範囲第
   １項記載の検量線の作成方法。 ３、前記部分的に重みづけを行う濃度範囲の反応液のデ
   ータ数をデータ処理の段階で複数のデータとして使用す
   る特許請求の範囲第１項記載の検量線の作成方法。 ４、複数の濃度が異なる標準物質を設置できるサンプル
   供給機構と前記標準物質を複数回サンプリングできるサ
   ンプリング機構とを備えた自動分析装置において、前記
   各標準物質の反応液のデータについてある濃度範囲のデ
   ータに部分的に重みづけを行う第１の手段と、該第１の
   手段における重みづけされたデータを用いて演算処理す
   る第２の手段と、該第２の手段における処理に基づき検
   量線を作成する第３の手段とを具備することを特徴とす
   る自動分析装置。