JPH03158759A - 自動分析方法及びその装置 - Google Patents

自動分析方法及びその装置

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JPH03158759A
JPH03158759A JP29606789A JP29606789A JPH03158759A JP H03158759 A JPH03158759 A JP H03158759A JP 29606789 A JP29606789 A JP 29606789A JP 29606789 A JP29606789 A JP 29606789A JP H03158759 A JPH03158759 A JP H03158759A
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Tadaharu Nakajima
中島 忠治
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Jokoh Co Ltd
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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] この発明は医療上の診断目的に用いられる自動分析方法
及びその装置、特にその精度管理に関する。
[従来の技術] 従来の自動分析方法を、血清蛋白分画用電気泳動装置に
よる分析方法に基づいて以下説明する。
電気泳動法による血清蛋白分画法は、血清等の検体をア
プリケータによりセルロースアセテート膜等の支持体へ
塗布し、泳動槽にて所定時間泳動させ、染色・脱色した
後、デンシトメータにて測光したデータを演算処理する
ことによってアルブミン(Alb) 、  α グロー
ブリン(α1−G)。
■ α グローブリン(α2−G)、 βグローブリン(β
−G)、γグローブリン(γ−G)の各分画%、アルブ
ミン対ダグローブリン比A/G比)、濃度図等を作成し
て診断用のデータとして提供している。
[発明が解決しようとする課題] 上述のような電気泳動法による血清蛋白分画法を行った
場合には次のような問題点がある。
(1)この種の装置は経時的な特性の変化、それに起因
する精度低下等をチエツクし、適正なメンテナンスを必
要とするが、これを確実に実施するためには高度な専門
技術及び経験、並びに相当の労力を要する。特に、前記
の5分画値Alb、  α1−G、  α2−G、β−
G、γ−Gの各測定精度は、−見ばらばらに、且つ、ラ
ンダムに変動しやすいため、その精度管理は容易ではな
い。
(2)更に、何等かの部品の特性変化によりA11l定
値にずれ(かたより)を生じた場合には、5分画(5項
目)測定データの合計を100%とするという規準内で
、各測定項目のかたよりを補正する作業は、試行の繰り
返しを要する非能率な作業となる。
(3)また、一部の項目(例;α −G、α2G)のみ
のデータのかたよりが顕著な場合には、装置全体として
の総合的な精度低下(例;かたより)を定量的に評価す
る方法がむずかしい。
(4)一部の項目(例;α1−G、β−G)のデータの
ばらつきが増大した場合の、装置全体のばらつきの評価
方法がむずかしい。
(5)更に、前記(3) 、 (4)に述べた測定デー
タの変動は、各測定項目1町に相当の相関が存在するの
が一般的であるため、装置の精度水準の評価には前記相
関の影響を考慮して行う必要もあり、このことが、問題
をますます複雑にしている。
(6)前記(1)〜(5)項の問題の解決を困難にして
いる主原因は、前記Alb〜γ−Gの5項目の測定デー
タのかたより及びばらつきを支配している真の統合的因
子(主成分)が、正確に究明されていないことにある。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、装置の経時的な特性変化、部品の特性変化等
による測定データのかたより、測定データのばらつき等
に適切に対応でき、測定精度を向上させることを可能に
した自動分析方法及びその装置を提供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段] この発明に係る自動分析、方法は、標準物質を測定して
得られたデータを、測定項目数と同数以下の主成分に変
換する工程と、この測定された標準物質検体の主成分と
、予め定められている標準物質の基準の主成分とを比較
して分析装置の精度管理を行う工程とを有する。
また、この発明に係る自動分析装置は、標準物質を測定
して得られたn1定データを測定項目数と同数以下の主
成分に変換する手段と、予め定められている標準物質の
基準の主成分が格納された記憶手段と、測定された標準
物質の主成分と記憶手段に格納された標準物質の基準の
主成分とを比較して出力する出力手段とを有する。そし
て、出力手段は71−J定データのかたより又はばらつ
きに関するデータを出力する。また、この出力手段の出
力であるかたより又はばらつきを自動補正する補正手段
を有し、自動補正する。
[作 用] この発明においては、複数(測定項目が2 f’1以上
)のn1定データを正規化し、1411J定項目数(種
類)と同じか、又はより少数の独立因子(主成分)に変
換し、この主成分を用いて分析装置の精度管理、例えば
測定データのかたより或いは測定データのばらつきを自
動補正する。
〔実施例] 第1図はこの発明の一実施例に係る電気泳動装置におけ
るデンシトメータの一例の要部の構成を示す断面図であ
る。
染色槽(図示せず)において染色・脱色された支持体(
1)は、送りローラ(2)により測定用液(3)を収容
した4Pj光部(4)に搬送され、ここでapj光装置
(5)により測光走査された後、排紙ローラ(6)によ
り排出される。
測光装置(5)は光源(5a)と受光素子(5b)とを
対向配置させ、光源(5a)からの光が支持体(1)を
透過して受光素子(5b)で受光するよう構成されてい
る。
第2図はこの測光装置(5)の走査方法の説明図である
。図示のように、支持体(1)の搬送方向aと直交する
走査方向すに移動させることにより、支持体(1)に形
成された電気泳動像(7)を測光走査する。
第3図は測光装置(5)の出力を処理するデータ処理装
置のハード構成の一例を示すブロック図である。図にお
いて、(12)は受光素子(5b)の出力を増幅する対
数増幅器、(13)は対数増幅器(12)の出力をA/
D変換するA/D変換器である。(14)は後述する各
種演算を行うCPU、(15)はCPU(I4)のシス
テムプログラムや各種データが格納されるメモリ、(1
6)は各種指令を入力するキーボード、(17)は主成
分等の演算結果を表示するCRTである。(18)はフ
ロッピーディスクを駆動してそのデータを入力するフロ
ッピーディスク駆動装置、(19)は演算結果等を印字
出力するプリンタ、(20)はプリンタ(I9)により
印字出力されるプリンタ用紙である。
第4図は測光データの濃度図の一例を示す図である。
次に動作説明をする。この実施例においては基準となる
標準物質の主成分を予め求めておき、そして、上述の装
置により標準物質の主成分を定期的に求めて、両生成分
の値を比較してその精度管理を行っているので、最初に
基準となる標準物質の主成分を求める方法について説明
する。
(A)主成分の決定方法; 主成分の決定方法にはいくつかの方法が考えられるが、
以下には標準物質を用いる方法をのべる。
第5図は標準物質の主成分の決定方法を示すフローチャ
ートである。
(1)ステップ(SL) ; 標準物質は、蛋白分画値(Alb 、・・・、γ−Gの
5項目)が正確に決まっており、分析装置の測定値校正
用に使用されるものである。
この標準物質の支持体を電気泳動させ、標準物質の泳動
データとしてAlb、 α1−G、α2−G。
β−G、γ−Gについてn1定する。例えばロー45回
の泳動を行い、45回の測定データを得る。なお、この
標準物質の測定は第1図及び第3図の自動分析装置で行
ってもよいが、基準(原器)となる自動分析装置で行う
のが望ましい。
(2)ステップ(S2); 次に、前記の測定データ(Alb:45組、α1−G:
45組、α2−G:45組1 β−G:45組、γ−G
=45組)の5分画1iiIx11’ X21’ X3
f’  4fX51のn個(ここではn−45)につい
て平均値を求める。例えばX11については次式により
求める。
X1□の平均値又は、 X l” F−Ixt 1 /。
・・・(1) 平均値x  、x  、マ 、又 も上式と同様に21
    31    41   51して測定データに
基づいて求められる。
(3)ステップ(S3) 5分画値の標準偏差SD1. SC2,SC2,SC4
゜SO2を求める。例えば標準偏差SD、は次式により
求める。
・・・(2) 標準偏差SD  、 SC2,SC4,SO2について
も上式と同様にして求められる。
(4)ステップ(S4) 次に、データの標準化を行う。例えば大、1については
次式により変数変換を行う。
大 −c x 11− x 1) /5D1−(3)■ 大 、大 、大 、大 についても上式と同様21  
31  41  51 にして変数変換を行う。
(5)ステップ(S5) 次に、分散及び共分散を例えば次式により求める。
αi   G (大、)の分散R22は、 αl−Gとβ−Gとの共分散R24は R−Σ(大2、xA4.) /(n−1)24  i−
i ・・・(5) 他の分散及び共分散も上式(4)、(5)と同様にして
求められる。
(6)ステップ(B6) 次に、相関係数(分散・共分散)の行列の固有値(ベク
トル)を求める。ここで、根λは5個あり、次式を満た
すλを求める。
・・・(8) (7)ステップ(S7) 上記の解の5個のλ(λ 、λ 、λ 、λ 。
l  2 3 4 A5)を用いて主成分方程式の係数を求める5元連立方
程式を解く。係数A1□−AI□” 13” 14’A
15は次式を解くことにより得られる。
(R−λ )All+R12A12+R13A1311
   1 +R14A14+R15A15−0  ・・・(7)R
A+(R−λ )A12+R23A132111   
  22    1 ” R24AI4” R25A15”= 0  ・・・
(8)RA  + RA  + (RB3−A1)A1
331  11    32  12 +R34A14+R35A15−0  ・・・(9)R
41A11+R42A12+R43A13+ (R−λ
 ) A I4 + R4s A t 5−0・・・(
10)44   1 R51A11+R52A12+R53A13+RA  
+(R−λ )A15−0・・・(11)5414  
   55    1 かつ 2   2   2   2    2■I A   +A   +A   +A   +A11  
 12   13   14   15・・・(12) λ 〜λ についてもAkj(k−1〜5.j−5 1〜5)が求められる。
(8)ステップ(B8) 上記の連立方程式の解A、jを用いて主成分を求める。
Ul”=All大ll大人I2大2 +A13大3+A
14大4  +AI5大5      ・・・(13)
B2”=A21文1 +A22大2 +A23大3+A
24大4  +A25大5      ・・・(14)
以下同様にして、 Uk=Akl大1 +Ak2大2+Ak3大3+ A 
R4X 4 +A k5大5・(15)のに個の主成分
を求めることができる。
ただし、大 、*、大 、大4.大5はそれ23 ぞれAlb 、・・・γ−Gの各45個のデータであり
、A 、・・・Aklは定数の係数である。上記の5元
連1 立方程式を解くことにより係数A  、、(k−1゜j 2・・・5、j−1,2・・・5)が決定される。
また、測定データのばらつきの大きさの主成分を求める
には前記の方法と同様にして、次式によりS、を求める
5l−BlISDl+B125D2+B13SD3十B
14SD4+B15SD5      ・・・(16)
B2−B21SD1十B22SD2+B23SD3十B
24SD4+B25SD5     ・・・(17)以
下同様にして 5k−BklSD1+Bk2SD2+Bk3SD3十B
k4SD4+Bk5SD5     ・・・(18)の
に個の主成分を求めることができる。B1□・・・・・
・Bk5は上式の定数である。
(9)ステップ(B9) 主成分U、U2.・・・B5と各分画値との相関を求め
て確認する。例えばU とα1−G (*2)■ の相関RU L 2は基準化した分画値の積の和として
求められる。
Ru   −Σ (A11文11” A12文21+A
13大3112  +−t + A 14大41” A15太51)大2I/ (n
−1)−(19)(10)ステップ(SIO) 以上のようにして求められて得られた各データは印字さ
れて出力され、或いは第3図のメモリ(15)に格納さ
れる。
次に、以上の手順により決定された主成分U。
Sl (i−1,2,・・・k個)は、電気泳動装置に
おける測定データのそれぞれのかたより及びばらつきの
変動を支配している、統合的かつ独立の因子とみなされ
る。このことは、主成分の統計学的性質から明かである
(k([1の主成分の間の相関は零となっている)。
前述の方法により求めた主成分は血清蛋白分画測定値の
変動を的確に表わすことを、xIの生成分の一例につき
説明する。
第6図〜第10図は^Ib、α −G1α2−G1■ β−G及びγ−Gの主成分に対する相関を示す特性図で
ある。
図示のように、各分画の主成分に対する相関はR−0,
955〜−0,758と良好である。つまり、前記主成
分は、Alb〜γ−Gの5分画値のかたよりを支配する
独立因子としての特性を有し、その有効性は明かである
主成分は一般には統計学的に標準化されているため単位
はない。
前記主成分の例を式で表わすと、 U−0,513大 −0,322大2− 0.463文
3■ 0.454大4− 0.48L大5 ・・・(20) となる。文 、大。、・・・、大5は、上述のようにそ
れぞれAlb、  αl−G、・・・、γ−Gの測定値
を統計学的標準化を行ったデータである。
(B)主成分の機能; ここで、主成分の機能について説明する。
上述した特性から、主成分の値の大小により装置の状態
を診断し、その精度管理に役立てることが可能となる。
以下には、標準物質を電気泳動し、測定する場合を例に
のべる。
(a)かたよりに関する主成分の場合;この主成分は次
のことを表わす。
U−0:基準値と一致、つまり、装置の状態は正常で、
測定データにかたよりはなく、多数回繰り返した測定値
の平均値は、真値の最良不偏推定値となる。
U〉0:アルブミン(Alb )がグローブリン(G1
−G〜γ−G)に比して大きく測定され、装置の状態は
異常であることを示す。
Uく0:逆にAlbが少なく測定され、装置の状態は異
常であることを示す。
(b)ばらつきに関する主成分の場合−8−0:装置の
状態は正常であり、基準値通りのデータのばらつきを示
す。
S〉0;基準値よりも、データのばらつきが増大(装置
異常)していることを示す。
S<O二基準位よりも、データのばらつきが減少(装置
正常)していることを示す。
以上のように主成分の値の大小により装置の状態の良否
を診断できるが、統計的に有意差を確認するためには、
数千回以上の測定平均値を用いて主成分の値を計算する
必要のあることは云うまでもない。また、Uの値が0よ
り大きい(または小さい)はど、基準値からのかい離が
大きいことを示している。
以上の主成分の計算、CRT表示、データ印刷は、第3
図に示すデータ処理装置により迅速に行うことができる
さらに、複数の主成分を演算・利用する場合には、装置
の用途と特性に応じて、それぞれの主成分を合目的に使
い分けることができる。例えば、支持体の特性を強く表
わす主成分、機械系部品精度を強く反映する主成分など
を、それぞれの管理目的に使用することが可能となる。
(C)装置の精度管理; 次に、前記の主成分の特性と機能を応用して装置の精度
管理を行う方法を以下に述べる。
具体例として衆知のx−R管理図を用いた例を説明する
第ti図は分画値データのかたよりをチエツクするため
のマ、及びばらつきのチエツク用R(レンジ)を、それ
ぞれ主成分にて表示したx−R管理図である。いずれも
管理限界は3−シグマ(9Gゴ%幅、危険率0,3%)
にとっである。
この図に示すように、主成分を用いた管理図とすること
により、従来のAlb、  G1−G、α2G、β−G
、γ−Gの5種の管理図に比べて、115のデータ量で
足りるだけでなく、一つ一つの分画値の変動にまぎられ
されることなく、装置の総合的精度管理を可能にするも
のとなる。具体的には、前述の標準物質を単独に、又は
患者検体と一諸に支持体に塗布・泳動・測定したデータ
を処理してマーR管理図に表示して精度管理データとす
るものである。
(D)データのかたより及びばらつきの自動補正;次に
データのかたより及びばらつきを補正する方法を説明す
る。
第12図はその自動補正の動作を示すフローチャートで
あり、このフローチャートに基づいてその動作を説明す
る。
(1)ステップ(S20) 、 (S21)第1図及び
第3図の装置において、標準物質の支持体(1)を電気
泳動させ、第2図に示される方向aに搬送させながら測
光装置(5)を走査方向すに移動させて、flll先装
置(5)の受光素子(5a)で受光した光信号は対数増
幅器(12)で増幅し、その後A/D変換器(13)で
ディジタル信号に変換してメモリフ15)に格納する。
ここで、標準物質の泳動データとして^lb、  α 
−G、α2−G、β−G。
■ γ−Gが読み込まれてメモリ(15)に格納される。
例えばn−45回の泳動を行い、45回の測定データを
得る。そして、その測定データについてそれぞれぞれ平
均値マi1更に標準偏差推定値SD1について求める(
i−1,2・・・5)。これらのX ’1及及びSDl
は、c p v (t4)によって上式(1) 、 (
2)を演算することにより求められる。
(2)ステップ(S22) 、  (S23)上記のx
i、SDiに基づいてXの主成分U。
SD、の主成分Sjを計算する(j=1.2・・・5)
その計算は上式(3)〜(18)に基づいてなされる。
そして、上記主成分値U、、S、により装置のJ 精度(かたより、ばらつき)をCRT (17)に表示
し、評価する。ここで基準はU、−0,S、−OJ  
         j である。
(3)ステップ(S24) CP U (14)はS、≦0(j−1〜n)であるか
コ どうかについて判断し、この条件が満足していないどき
にはサブルーチン5B−Ulに進む。
(4)ステップ(S30) (S3L)サブルーチン5
B−UlではSD、値(ばらつき)改善のための自動保
守操作を指令、実行する(マニアル保守)。その際CR
T (17)へ保守事項を表示する。このとき装置は自
動的に次の改善処理を実行し、同時にCRT <17)
にも表示する。
改善処置二例 I)バッファ液の自動交換 2)デンシトメータ部測定液の交換等 CRT (17)への表示 ■)主成分の値 2)ばらつき改善に必要な点検・保守項目。
例、緩衝材の洗浄等 その場合、データの統計的信頼度確保に必要な、数千回
以上の測定データによる平均値を使ってデータ処理、主
成分の計算を行う必要がある。そしてオペレータが保守
作業を完了するとキー人力してメインルーチン、ここで
はステップ(S20)に戻る。
(5)ステップ(S25) ステップ(S24)においてS、≦Oである場合には、
次に主成分U、−0であるかどうかについて判断する。
U、−0であればそのまま終了するが、U、−0でない
場合には、サブルーチンS B−2に進む。
(6)ステップ(S33) (S34) (335)X
iの主成分の式の各項について A  x’ 、A  x’ 、−AI5x’。
11122 A  x’ 、 A  x’ 、−A25x′5112
22 以下同様にして A  x ’ = A  x ’ 、・・・A 、s¥
h口1  1      n2  2 をメモリ(15)に予め格納されている基準値と比較す
る。例えばx’   −x、でない場合に次のようにし
て補正係数C,A’jlを求める。
CP U (14)は次のようにして補正係数を決定す
る。
U ’i ”” A i□マ’t +A 1゜マシ+A
1371+A14マλ+A157g−。
となるためには、補正係数C,i−1゜■ 5は、 2、 ・・・ A  X  ”” Cr A t rマ1以下同様にし
てII  I A  X  −C5AI5¥1 +5  1 ’、C−x  /に′、C2 1l     I C= x  / x ’ 、 C4 333 C5−x5/マ′5゜ となる。
/マ長。
/72・ ・・・(21) ′″X2 ″X4 次に蛋白分画値の実測値をそれぞれ又j。
マ′、マ′、又′、マiとすると、CP U (14)
は2    3    4 データを次のように補正して出力する。
x  =CXx’、x  −CXx’。
11222 x  −Cxx’、x  −CXx’。
33444 x 5− c 5x x ’b           
・・・(22)よって、装置は基準状態にある時と同じ
値を出力することになる。
以上の自動補正が終了するとこの自動補正の処理は終了
する。
以上の補正においては、すでにのべたように数千回の1
1111定を(り返し、その平均値を採用してデータの
統計的信頼度を高める必要があるのは当然である。
(E)かたより、ばらつきの確認; 前項精度管理の方法により、再度標準物質を泳動測定し
、主成分のマーR管理図をプロットすることにより、か
たよりの補正及びばらつきの改善効果を確認することが
できる。
[発明の効果] この発明の詳細な説明からも明らかなように次のような
効果が得られる。
(1)装置の状態を、少数の、独立の因子(主成分)で
表示することにより、より的確につかむことができる。
(2)装置の精度管理をよりシンプルでより的確に行う
ことができる。
(3)主成分を装置の精度パラメータとして、かたより
の自動補正とばらつきの自動改善をより的確に行う。
(4)以上のことが可能となるため、分析装置の精度向
上・維持と、保守の省力化に著しく役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る電気泳動装置におけ
るデンシトメータの一例の要部の構成を示す断面図、第
2図は測光装置の走査方法の説明図、第3図はデータ処
理装置のハード構成の一例を示すブロック図、第4図は
測光データの濃淡の一例を示す図、第5図は標準物質の
主成分決定方法を示すフローチャート、第6図〜第1o
図は各主成分に対する相関を示す特性図、第11図はx
−R管理図、第12図はかたよりの自動補正の動作を示
すフローチャートである。 第 1 図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)標準物質又はそれに相当する物質(以下標準物質
    という)を測定して得られたデータを、測定項目数と同
    数以下の主成分に変換する工程と、この測定された標準
    物質検体の主成分と、予め定められている標準物質の基
    準の主成分とを比較して分析装置の精度管理を行う工程
    と を有することを特徴する自動分析方法。
  2. (2)標準物質を測定して得られた測定データを測定項
    目数と同数以下の主成分に変換する手段と、予め定めら
    れている標準物質の基準の主成分が格納された記憶手段
    と、 測定された標準物質の主成分と記憶手段に格納された標
    準物質の基準の主成分とを比較して出力する出力手段と
    を有することを特徴とする自動分析装置。
  3. (3)出力手段は測定データのかたよりを出力するもの
    である請求項2記載の自動分析装置。
  4. (4)出力手段の出力に基づいて、測定データのかたよ
    りを自動補正する補正手段 を有することを特徴とする請求項3記載の自動分析装置
  5. (5)出力手段は測定データのばらつきを出力するもの
    である請求項2記載の自動分析装置。
  6. (6)出力手段の出力に基づいて測定データのばらつき
    を自動補正する補正手段を有することを特徴とする請求
    項5記載の自動分析装置。
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JP (1) JPH03158759A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012233799A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Sysmex Corp 検体分析装置及びデータ処理装置

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JP2012233799A (ja) * 2011-05-02 2012-11-29 Sysmex Corp 検体分析装置及びデータ処理装置

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