JPH06507728A - 医学的試料の分析装置および方法 - 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】 医学的試料の分析装置 本発明は医学的試料、とくに血液または尿のような体液の分析法および分析装置 に関する。

分析は酵素的試薬および免疫学的試薬がとくに重要である試薬の助けにより行わ れる。体液の特定の成分（通常「パラメータ」と称される）の測定のためには、 試薬の特定のセット（たとえば、酵素、指示薬または抗体など）および補助物質 （たとえば、緩衝液、湿潤剤など）が必要とされ、それらはともに特定のパラメ ータの測定のための試薬システム（ｒｅｓｅｎｔ　ｓマｓｌｅｗ）と称される。

試薬は一定量の試料と同時にまたは次々に複数の段階において混合され、分析反 応が生じるように撹拌される。

反応の終了時に物理的に検出可能な変化が生じ請求められている分析物の濃度の 指標である測定可能な変数として測定される。たいていのばあいでは、これは色 の変化であり、光廣計の助けにより定量的に測定されうる。

しかしながら、ほかの光学的（たとえば、比濁的および蛍光的）および非光学的 （たとえば、電気化学的）試験原理もまた用いられる。本発明は、とくに物理的 に検出可能な変化が光学的手段によって測定されるが、基本的にはほかの試験原 理も適する分析に関する。

これらの臨床化学的試験の際に生ずる反応は、たいていのばあいはあらかじめ正 確に決められた温度で行わなければならず、必要な温度の安定性および正確さは しばしばプラス／マイナス０４１℃として与えられる。したがって、分析装置の 反応容器中の試験溶液の温度を維持し、調節することが長い間当業者が専心して きた課題である。

多くのばあいは、反応容器は恒温的に調節された水浴中で分析装置を通して移動 される。これに付随する良好な熱の伝達により、試薬容器の標準温度が比較的速 くえられ、充分に一定に保たれるという事実が生じる。しかしながら、この課題 に対する解決には設計の観点からみてきわめて費用がかかる。

したがって、分析装置の大半では所望の温度を維持することは固体または気体の 媒体を用いて試みられている。

一般に普及した用途において、ローターまたはラックは温度−測定要素と加熱具 の助けにより定められた温度に維持され、ローターまたはラック中の反応容器の 適合度の正確な調節によって、この目的はできる限り最良の熱の伝達を確実とす ることであるので、反応容器はローターまたは運搬マガジン（ｌｒｔｎｔｐａＮ 　ｍ５Ｈｔｉａｅ）　（いわゆる「ラック（＋ｔｃｋ）　Ｊ　）の凹所に位置す るよう設計されている。しかしながら、これは、反応容器の温度がすべての位置 のローターまたはラックのそれらの温度安定化により一様に影響を受けるという ことを前提とする。実際の経験では、避けることのできない温度勾配により反応 容器中の実際の温度と標準温度との間に相当な差異が導かれることがわかってい る。反応容器が温度−安定化された空気中に包まれるシステムのばあいにもまた 同様の問題が存在する。

ほかの既知の分析装置では、反応容器をとり巻く空気と反応容器自体との間の避 けることのできない温度勾配の問題を、反応容器の壁に液体のクリスタルフィル ムを処理し、光源より照射されることにより防いでいる。反射光の変化が温度の 関数として検出され、望ましい正確な温度決定が可能となる。液体のクリスタル の適用により反応容器、たいていのばあいでは１回使用の使い捨てプラスチック 製容器であるが、の原価は実質的に上昇する。液体のクリスタル層が外側に適用 されると、その内側の溶液に対しては、反応容器の熱を比較的よく断熱するプラ スチック製の壁を通して温度勾配がそのままとなる。液体のクリスタルが内側に 適用されると、混合する際に問題が生じうろこととなり、しかも液体クリスタル と試薬システムの試薬が反応するおそれがある。

したがって、本発明の目的は、試験溶液の温度を試験溶液自体と接触することな く直接に決定しうる分析法および分析装置を提供することである。

この目的は、分析装置内の光学セル中に一定量の試料と成分分析のための特別な 試薬システムの少なくとも一部分の試薬を含有する試験溶液があり、試験溶液の 温度をセル中で決定する分析装置の助けによる医学的試料の分析法によって達成 され、光学的吸収の温度−依存に関する較正データのセット（ｓｅｔ　）をえる ために、キャリブレータ溶液の光学的吸収が温度較正段階において種々の温度で ＮＩＲ範囲内の少なくとも２つの波長を用いて測定され、未知の温度の試験溶液 の光学的吸収が温度測定段階において同じ波長で測定され、そして測定段階でえ られた吸収データと較正データのセットとを比較することにより温度が決定され る。

本発明において温度の決定はＮＩＲ範囲（８００＋＋ｍ〜２５００＋＋ｍ）内の 電磁スペクトルにおける光学的吸収の温度−依存による変化に基づく。このスペ クトル範囲内では上音である吸収バンドと水の振動の様々なモード（ｍｏｄｅ） の組み合わさったバンドが存在する。これらの吸収バンドの温度依存性はきわめ てわずかである。したがって、臨床化学的分析において、ＮＩＲ吸収測定がこの 分野にとって正当な（比較的小さい）費用で、反応容器中の温度を充分に正確に 決定しうる方法であると評価されうるということを見出したことは、本発明にき わめて重要である。

前記のように、本発明は光学的吸収を物理的に検出可能な変化として測定する分 析装置にとくに適する。このばあいには、いかなるばあいにも好適に存在する波 長−選択的吸収測定装置もまた、温度決定に必要な吸収測定を行うために用いら れる。この計画では温度測定段階は分析に必要な吸収測定と同時にまたは近接し た（　ｃｌｏｓｅｄ）時間で、かつ同じ光学的測定セルで行うことができる。

しかしながら、分析のための吸収測定が好ましく行われる波長は、温度決定が行 われる波長と異なっている。前者はほかのスペクトル範囲、とくには可視光の範 囲に属していてもよい。

好適な（低ノイズの）吸収測定シグナル゛が本発明に必須である。したがって充 分に高い強度の光源および感度がよく安定な光学的センサーを用いなければなら ない。

送信器から電磁レシーバ−へのビームはできる限り低損失（ｌｏｗ−ｌｏｓｓ） であるべきである。

較正データセットをえるために、吸収Ａ（ｊ、Ｔ）が波長ｌと温度Ｔの関数とし て測定される。較正測定が行われる温度は関心のある温度範囲に渡って等しく分 布されるべきである。

温度較正段階における各測定点（すなわち、各キャリブレータ溶液および各較正 温度に対して）での光学的吸収は、好ましくは各測定波長で複数回測定される。

良好な測定の正確さをえるためには、この多様な測定からえられるシグナルを測 定することおよび引き続いてその測定値の平均値を出すことにおける向上がきわ めて重要であるとわかる。各測定点（および各ばあいにおけるすべての波長）の 測定数は５以上であるべきで、好ましくは１０以上である。

温度測定段階でもまた、対応する多様な測定は、好ましくは温度が決定されるべ き各試験溶液において、かつすべての測定波長に対して行われる。ここでは、測 定数はより少なくできるが、同様に５より多いのが好ましい。

波長に関しては、本発明では２波長のみで実行することが可能であることがわか った。このばあいには較正データセットが較正曲線の方程式の係数として記憶さ れるので、比較的簡単な数学的方法を用いて、較正直線または単純な較正曲線が 温度較正段階でえられる吸収値から計算されうる。

しかしながら、より綿密な数学的評価方法によってもまた、温度決定のためによ り広いスペクトル範囲またはより高魔な解像力（＋ｅ＋ｏｌｕｌｉｏｎ）を有す るスペクトル範囲で吸収スペクトルを用いることが可能となる。このばあいでは 、温度較正段階のあいだに、最大限のＮＩＲ範囲内またはそのうちの１もしくは 複数の部分的な範囲で、吸収スペクトルは多数の温度に対して記録される。それ らによりえられた較正データは数学的回帰法を用いて圧縮される。たとえば、多 変量分析の種々の方法は本発明に適している。とくにＰＬＳ　（パーシャル　リ ーストスフェア（ｐｘ＋ｔｉｉｌ　Ｉｅｓｓｌ　ｓｑ■＋ｅ）　）回帰は実際の 目的に適しているとわかった。ここでは、多数の入力変数が２つの比較的小さい 行列表現、たとえばベクターと関連する因子に体系化される。これらのデータは 較正データセットとして記憶される。温度測定段階では、因子行列（［１ｃｊｏ ｒ　ｍｔｔ＋ｉりの因子が測定されたスペクトルとベクター行列から決定される 。温度は較正データセットの因子行列と比較することによってこれから推論され る。

これらの数学的方法の詳細は関連文献により知られているのでここでは記載する には及ばない。とくに本発明者らは、エイチ　マーチングおよびティー　チェス （Ｈ１Ｍ１目ｅｎｇ　ｓｎｄ　Ｔ、Ｎｔｅｔ）によって著された［マルチバリエ イト、キャリブレーション（ＩＪｗｌｌｉｙｓｒｉｓｔｅ　ｃｘｌｉｂｎ口０口 ）」というタイトルの本（ジョン　ライレイ　アンド　サンズ（］ｏｂ＋＋　Ｗ ｉｌｅ７　ｔｎｄ　Ｓｏ■）　、９７〜１２５頁、１９９１年）と米国特許第４ ．６６０．１５１号明細書を参照する。

用いられる波長での光学的吸収特性については、温度較正段階の際に用いられる キャリブレータ溶液は、（未知の）温度が決定される試験溶液と一致しなければ ならない。組成においては、試験溶液が分析される未知の濃度の成分を含有する という点において必然的な差異がある。しかしながら、試験溶液の全体量と比べ れば、これらの濃度差はきわめて小さい。実際の実験によれば、これらの濃度変 化では光学的吸収特性はほとんど変化しないので、温度決定の正確さはそれによ ってきわめてわずかにしか影響されないということが明らかにされた。試料の影 響を最小限度にするために、濃度範囲が予測される適切な試料成分を含有するキ ャリブレータ溶液のセットを用いること（すなわち、たとえばタンパク質濃度ま たは濁度の変化の範囲がキャリブレータのセットによって占められている）は好 都合でありうる。

用いられるキャリブレータ溶液は、光学的吸収に重要であり、好ましくは分析さ れるべき成分の測定のための試薬システムのすべての構成成分を含有すべきであ る。

さらには、試験溶液の吸収が測定されるセル中の物質が充分に再現されないばあ いは（とりわけ、１回使用の使い捨てセルを用いるばあいには）、較正段階でも また、較正溶液が異なるセル中に存在する複数の測定を行うことが適切である。

ここでは、以下により詳細に説明するように、較正段階は２つの部分的な段階に 分けられることができ、前記の特別の影響は第１の段階で考慮され、一方、第２ の部分的な段階で装置の測定誤差を考慮して再較正に専念する。

本発明の方法によれば、時間の遅れ（１秒より小さい）、または熱の移動のため の測定値のゆがみがほとんどない状態で溶液の温度を直接決定することが可能と なる。

このように試験溶液をきわめて急速に所望の温度にもたらすことが可能となる。

温度調節の調節率（ｃｏｎｉｃａｌｃｏ＋＋５ｌｔｎｌ）は従来の既知の方法よ りもかなり短かくすることができる。方法は、熱が試験溶液内で直接に生じる際 、たとえば超音波を用いて加熱するかまたは赤外線照射により加熱する際にも用 いることが可能である。分析機器に用いられる複数のセルの温度を互いに独立し て個々に調節することが可能であるので、温度は問題なく特定の試験の要求に対 して個々に調節されつる。

本発明の多くの総体的な具体例では、試料と試薬システムとの反応の結果えられ 、試料の分析値の指標である測定可能な変数として測定される物理的に測定可能 な変化は、試験溶液の温度決定のための温度測定段階が行われる際のように必ず しも同じ光学的セルで行われなくてもよい。たとえば、ある分析法では予備反応 の温度をモニターする必要があるかもしれず、本発明ではこの予備反応は光学的 セルで行ってもよく、そこに含まれる試験溶液の温度は本発明にしたがって測定 される。しかしながら、分析の指標である測定可能な変数の測定および温度測定 段階の助けによる温度決定は、好ましくは同一の光学的セルで同時に（または少 しの時間差で）行われる。

測定可能な変数が光学的吸収であるばあいには、測定可能な変数が測定される波 長が、本発明による温度−測定段階の波長と異なっているべきである。

本発明の測定可能な変数の測定と温度決定が同一の光学的セルで行われるばあい は、測定可能な変数を予め正確に決定していない温度で測定すること、および特 定の時間で測定される測定可能な変数の値を、温度−測定段階で本質的に同時に （ｅｓｓｅｌｉｒｌｌｙ　Ｂｎｃｂ＋ｏｎｏＩｌｓ１７　）吸収データから決定 された試験溶液の温度によって修正することにより、精巧な自動温度調節を好都 合にも排除することが可能となる。ここでは、「本質的に同時」とは、２回の測 定間に生じる温度変化によって測定の正確さの損失がないほど、時間の関連（ｇ ｓｓｏｃｉｔｔｉｏｌｌ）が近接していることを意味すると理解されるべきであ る。

反応速度（ｒｅｇｃｊｉｏｎ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　）が試料中の分析物の濃度の 尺度として測定される試験のばあいには、この具体例はとくに重要である。たと えば、酵素濃度の測定の際に、測定可能な変数（たいていのばあいでは、特定の 波長における溶液の光学的吸収）の時間変化が通常測定される。これは連続的な 時間で一連の測定によってなされ、その時間の間に、きわめて複雑な自動温度調 節測定により、所望の標準温度（たいていのばあいでは３７℃）が動力学的測定 の全体の測定時間の初めから終りまで正確に一致しているかどうかが通常検算さ れる。このかわりに、本発明では高度で正確な自動温度調節を不要とすることが できる。すなわち、光学的セルの実際の温度は本質的に所望の標準温度と異なる ということが受けいれられる。実際的に遅れのない測定が可能な方法として、本 発明では光学的吸収測定の正確な位置（ｓｉｌｅ）で、実際の逸脱した温度で測 定された測定可能な変数の値は、標準温度での対応する値に変換されることがで き、これらの変換された値は望ましい分析値へのさらなる処理の基盤として用い られうる。

変換は現在利用可能なマイクロコンピュータ技術の助けにより種々の方法で行わ れることができる。たとえば、実際の温度で測定された測定可能な変数を特定の パラメータ用の標準温度における対応する値に変換するために、測定可能な変数 と温度との間の表または機能的相関はマイクロコンピュータのメモリーに記憶す ることが可能となる。

独国特許出願公告第２８２０４４１号明細書には、本発明にも好ましい酵素的反 応の速度を動力学的に測定するためには、測定された実際の温度に依存して連続 的に変化する測定された吸光度値が温度係数の助けによりいかにして修正される べきかということが記載されている。実際の温度測定はセル中に浸されたサーモ エレメント（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｓｅｎｌ　）を用いて行われる。ここでは、吸 光度測定も行われるように同一の光学的測定セルで温度を測定することが目的で あるばあい、温度−測定センサーは光学的セル中に浸されていなければならない が、それは光学的測定を妨害するために、吸光度測定の前に再び引き上げられて いなければならない。しかしながら、この結果として温度測定の測定時間と測定 可能な変数が測定される測定時間は正確に一致しない。さらには、温度−測定セ ンサーをとりまく溶液が１つのセルから別のセルに移され（「キャリオーバー（ Ｃ畠ｒｒ７〜０マｅｒ）　Ｊ　）　、通常の温度測定センサーの慣性（１ｎｅＮ ｉｓ　）は相当になる。

逆にいえば、温度測定が光学的ビームのほかで行われるばあいには、温度測定の 測定位置は吸光度測定の測定位置とは一致しない。このことも温度勾配によるゆ がみに帰することができる。また、必要とされる正確な温度測定におけるさらな る費用もかかる。

しかしながら、本発明では、同一セル中の測定可能な変数（とくに光学的に測定 可能な変数）および温度を時間（数ミリ秒）と空間（５ｐＩｃｃ　）に関してき わめて近接した関連で測定することが可能となる。このように、とくに酵素の分 析やほかの動力学的方法の分析の際に、このタイプの方法のばあいに従来では必 要であったきわめて複雑な自動温度調節をすることなしに、きわめて高度な正確 さが可能となる。驚くべきことに、ＮＩＲ範囲内の吸収測定にもとづく温度決定 は、同一試料においてほかの波長で行う時間−変数の吸収の測定と実質的に同時 にすることが可能である。

以下本発明を以下の図に示される実施例を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に適した装置の線図であり、図２および図３は２つの異なる温度に おける試料のＮＩＲスペクトルであり、図３は図２の断面拡大図を示し、図４お よび図５は本発明の２つの異なる実施例の測定結果のグラフ図である。

図１に示される配置はＮＩＲ吸収スペクトルから分析機器を用いて温度を決定す るために必要な本質的な要素すなわち、波長−選択的吸収−測定装置１、コンピ ュータユニット２および温度−測定装置３を含む。

波長−選択的吸収−測定装置１は分光光度計の通常の構成部、すなわちＮＩＲ範 囲内（たとえばハロゲンランプ）で強い強度を有する送信器４、レンズ５．７お よびスリット８からなる像−形成システム（ｉｍｓｇｅ−１ｏ＋ｍｉｎｇｓ７ｓ ｌｅｍ）　、光学的回折格子１０ならびにこのばあいには示されている複数の直 線に配置された検出器を有する検出器ストリップ１２を形成する受信器１１を有 する。このように静止（ｓＮ口Ｃ）回折格子１０を用いてスペクトルは１チヤン ネルよりも多いチャンネルで同時に記録されうる。

ほかの選択的吸収−測定装置が、示されたタイプのもののかわりに用いられるこ とも可能である。もちろん、ただ１つの放射受信器（ｒｔｄｉＮｉｏｎ　ｕｃｅ ｉｖｅｒ）　ＩＩで作動することも可能である。その受信器は固定されて位置し 、単一のチャンネルでスイーベル装着格子（ｌｉｙｅｉｗａｎｔｅｄ　ｇ日＋ｉ Ｂ　）またはプリズムから影響を受けるスペクトルを受信する。さらには、吸収 〜測定装置の波長−選択的装置によって（格子またはプリズムのように）連続的 なスペクトル回折をさせる必要はない。むしろ、必要な波長選択性もまたフィル ターおよび／または波長−選択的放出光送信器（ｅｌｏｉｎｇ　Ｎｇｂｌ　ｊｎ ＋＋５ｍ１Ｈｅ＋）および／または光受信器で達成されうる。

したがって原則的には、種々のタイプの既知の分光光度計の配置が吸収測定装置 に適している。しかしながらこの配置では、生じた吸収スペクトルが良好な信号 対雑音率を有することが不可欠である。

臨床化学については、しばしばきわめて少量の試料体積を分析する必要がある。

たとえば、本発明の実験的な試験をする際には、５０μｔより小さい溶液体積を 有し、測定窓がたった１×１ｍ膳の大きさであるセルを用いた。

ここではファイバーオプティックシステム（目ｂｅｒ−ｏｐｊｉｃ　ｓｙｓｔｅ ｍ）を用いるとうまくいくことがわかった。

そこでは光が光送信器から光学的ファイバーを用いてセルに導かれ、セルから出 てくる光が第２の光学的ファイバーを用いて測定受信器に導かれる。この配置で はセルに近接する光学的ファイバーの前面の既知のマイクロ−オプティカルエレ メント（ａ＋１ｃｒｏ−ｏｐｔｉｃｓｌ　ｅｉｅｍｅ＋＋ｔ　）によって、第１ の光学的ファイバーからセルを通って発せられた光はできる限り完全に第２の光 学的ファイバーに入る。

測定装置のビーム経路１３内には、通常のようにセルがあり、セルには光学的吸 収が測定される溶液が満たされている。セル中に含まれる較正溶液の温度が波長 −選択的吸収測定の際に正確に決定されうるために、温度−測定装置は光学的セ ル内に配置されるかまたは配置されうる温度センサーを有すると考えられること が特別な特徴として考えられうる。

この測定の実際的な現実化は特定の分析機器のデザインの特徴にかかっている。

示したばあいでは、ビーム経路１３内に位置するセルの上から温度センサー１５ を浸すために、温度−測定装置３は垂直に動きうる（矢印１６）。

とりわけ分析に必要な光学的吸収測定が分析機器の反応容器で行われるばあいに 可能である。この配置では多くのばあいの反応容器は少なくとも部分的に正方形 もしくは長方形の横断面ならびに透明な壁を有するチューブ状の形をしており、 上端は開放している。

セル６に温度センサー１５を浸すことが不可能であるかまたは好適ではないばあ いは、温度較正段階が行われるばあいはいつでも、ビーム経路１３に動かされる 移動可能な台の特別な温度較正セルが提供されつる。このような温度−測定セル は内側に温度−測定センサーを固定しうる。また、ビーム経路は固定して設置さ れた温度−測定セルに向けて向きを変えることも可能である。

温度較正に必要なキャリブレータ溶液の製造および導入は、反応混合物を調製す るために分析機器に通常用いられる手段を用いて、問題な〈実施できる。この目 的に対しては、各分析機器はステーショナリーまたは移動可能なピペット、ディ スペンサー、貯蔵ボトル、ホース、ポンプなどからなる、いわゆる液体−ハンド リングシステム（ｌｉｑｕｉｄ−ｈｔｎｄｌｉｎｇ　＋ｙｓｔｅｆｆ＋）を有し 、該液体−ハンドリングシステムはまた温度較正溶液の調製に好都合に用いられ うる。

温度−測定装置３からはケーブル１７を介してコンピュータユニット２まで送り 込まれる温度−測定シグナルが生じ、吸収−測定ユニット１の受信器１１からケ ーブル１８を介してそのコンピュータユニットまでシグナルがまた送り込まれる 。第３の入カケーブル１９を介してコンピュータはコード−読み取りユニット（ ｃｏｄｅ−＋ｅｔｄｉＢ　ｍａｉｌ　）２０に連結している。データはコンピュ ータユニット２から出カケーブル２２を介して、示されていないが、ディスプレ イにまたは一方では温度−測定データのさらなる処理のために出力される。

本発明の温度測定は２つの段階からなる。

第１の例では、温度較正段階においてセル中のキャリブレータ溶液の光学的吸収 が少なくとも２つの波長に対して測定され、好ましくはより広いスペクトル範囲 内の多くの波長に対して測定される。これは関心のある温度範囲にわたって等し く分布した多くの異なる温度で繰り返される。この計画では温度は各ばあいにお いて温度センサー１５で測定される。コンピュータユニット２は波長と温度の関 数（Ａ　（１、Ｔ））として温度と吸収値を記録および記憶する。これにより較 正データセットはコンピュータユニット２に獲得され、記憶される。

前記のように、吸収特性に関して、キャリブレータ溶液と試験溶液は測定波長に おいて実際に充分に一致するということが本発明では重要である。とりわけ完全 に異なる試薬を用いて異なるパラメータの分析をするために機器が用いられるば あいには、分析機器ではこのことは達成され難い。このばあいには、パラメータ ー特定温度較正が必要となりうる。そこでは分析される各成分に対して別々に較 正段階が行われ、試薬システムは特定の成分の測定に対して考えられているため に、キャリブレータ溶液は各ばあいにおいて光学的吸収に重要な試薬システムの すべての構成成分を含有する。

分析機器自体でこのようなパラメーター特定温度較正を行うためには、各パラメ ータに好適なキャリブレータ溶液の備えを保つこと、またはばあいによって前記 キャリブレータ溶液を調製することが必要であり、試験溶液の温度がこのパラメ ータに対する試薬システムを用いて測定されるばあいは、各ばあいにおいてパラ メーター特定較正段階を行うことが必要である。温度較正段階が比較的頻繁に行 われなければならないので、分析機器の精巧なデザインが必要とされ、その分析 性能が体系化（ｒｅｄｕｃｅ）される。

この理由のために、温度較正段階は好ましくは空間と時間において個別の２つの 部分的な段階の形態で行なう。

第１の部分的な段階は、パラメーター特定較正データセットを決定する試薬シス テムの製造者によって、分析機器とは関係なく好適に行われる。温度較正におい てバッチ間の差異が規定されている製品を考慮するためにも、試薬システムの各 製造バッチに対してこれは個別に行われるべきである。このようにしてえられた パラメーター特定較正データセットは、分析機器の使用者に対して機械が読み取 れる形（ｍｓｃｌ＋１ｎｃ−ｒｅｘｄｔｂｌｅ　Ｉ＋ｕｍ　）　、たとえば磁気 コードカードとして試薬システムとともに供給され、コード読み取りユニット２ ０の助けによりケーブルＩ９を介してコンピュータユニット２まで送られる。

機器とは独立して行われるが、このバッチ−特定の温度較正は特別な試薬の特性 を充分に考慮することができる。しかしながら、機器に関わる源（５ｏｕｒｃｅ ）のエラー、たとえば生産公差、ドリフトおよび吸収−測定装置の変化などは含 まれない。この理由のために、機器についての追加のパラメーターニュートラル （ｐ１ｚｍｅｌｅ＋−ｎｅυｔｒａｌ　）較正段階が必要であり、そこでパラメ ーターニュートラルキャリブレータ溶液（たとえば水）についての光学的吸収が 少な（とも１つの既知の温度で測定される。この計画では、長期間の安定性を有 するキャリブレータ溶液が機器内で行われる温度較正の部分的な段階に好ましく は用いられる。前記キャリブレータ溶液は、固定して装着された温度−測定セン サーを有する封された温度−較正セル中に好都合に存在し、各ばあいにおいて、 部分的な段階の実行のためにビーム経路にもたらされる。ある状況では、ほかの キャリブレータ媒体、とくに空気、がキャリブレータ溶液のかわりに第２の較正 段階に用いられることも可能である。

較正段階の際に（または、これが２つの部分的段階で行われるばあいは、各部分 的段階において）キャリブレータ溶液または較正媒体の温度は、もちろんきわめ て正確に測定されなければならない。このために必要な技術（高精度の温度−測 定要素、たとえばサーミスタ、充分な高温許容性を有する容器、熱平衡の慎重な セツティングなど）は知られている。

温度−測定段階の際に、セル６中の試験溶液の光学的吸収が同一波長で測定され 、その温度は未知の温度Ｔで測定された吸収Ａ（１）と較正データセットとを比 較することによって決定される。この比較は通常のデータ処理手段によりコンピ ュータユニット２で行われ、異なる数学的方法（アルゴリズム）が、以下に２つ の実施例を用いて説明するように用いられうる。

図２および図３は、図に示された２つの異なる温度に、おける１０％ＢＳＡ（ウ シ血清アルブミン）溶液の吸収スペクトルを示す。その差異は小さいために、そ れは部分的な拡大からしか認識できない（図３）。

そうではあるが、２つの固定した波長のみにおける吸収値の助けによってでさえ 、温度決定は可能である。

前記のＢＳＡ溶液について約１２００ｎｍ　〜１７００ｎｉ間の３６スペクトル が、３５℃〜３９℃の範囲内におおよそ等しく分布した異なる温度で記録された 。ここではセル中の温度はＮＴＣ抵抗器を用いて測定され、非線型較正曲線を用 いると、０，０２℃のＮＴＣ−温間測定の標準偏差かえられた。

用いた分光光度計のばあいでは、全体のスペクトルが２６６波長にデジタル化（ ｄｉｇｉｌｘｌｉｓｅｄ　）された（すなわち、各スペクトルが、研究中のスペ クトル範囲内の２６６波長に対する吸収値からなった）。

これらの較正データは一般式： ％式％ の収線型較正方程式に適合した。

この過程で、２６６の異なる波長のうち３５．２４５の異なる２つの組み合わせ が収線型較正に対して計算された。最小の標準偏差と波長の組み合わせが未知の 温度決定のための較正データセットとして用いられた。

最適の組み合せは較正方程式を用いると波長１４０５ｎｍと１５３４ｎｍであっ た。

（２）　Ｔ＝４８．９６℃＋１５６．７８℃ｘ　Ａ　、４ｏ５Ｉ１ｍ−１６５， Ｈ℃ｘＡ１５３４ｎｍ 温度決定の結果を図４に示す。

ここでは方程式（２）の助けにより２つの波長におけ１　る吸収値から計算され た温度Ｔ　は、ＮＴＣで測定された温度　Ｔ　に対してプロットされている。測 定点は直線の周囲を等しく散在し、１の勾配を有する。標準偏差は０．１４℃で ある。

この実施例では、統計学的方法を用いて波長が選択された。図２と図３を比較す ることにより、波長１４０５ｍは吸収バンドの短波側に存在し、波長１５３４ｏ ｍは長波側に存在することがわかる。吸収の温度−依存は吸収バンドの２つの側 面（１ｌｘｎｋ　）において反対のサイン（ｓ　ｉ　Ｈ）を有する（図３）ので 、この波長の選択は、示差（ｄｔｌｌｅｒｅｎｌ目１）の形成とともにより強力 な温度決定シグナルを導く。示差の形成によってすべての付加的な測定誤差は排 除されていることも重要である。

水の吸収バンド内に１つの波長が存在し、水の吸収バンドの外側に第２の波長が 存在するように、光学的吸収が測定される波長を規定することもまた好都合であ りうる。このように、２つの吸収値開の示差を確立することによって、比較的強 力な温度−測定シグナルはまた、誤差に対して付加的に寄与する圧縮（ｇｏｐｐ ＋ｅｓｃｉｏｎ　）を用いてえられることができる。

図５は比較におけるほかの数学的方法、すなわちＰＬＳ回帰（多変量分析の例と して）を用いて同じ較正および測定データからえられた結果を示す。ここでは３ ６の較正スペクトルがすべての２６６波長に対しておのおの用いられた。十印は ２つの因子を用いてＰＬＳ分析した結果であり、Ｘ印は３つの因子を用いて分析 した結果である。

３つの因子を考慮したばあいは、標準偏差は０．０８℃であった。

期待したように、多変量分析の助けによる完全なスペクトルを用いることによっ てよりよい相関関係かえられ、固定した２波長のみを用いるばあいよりも、この ようにより正確な温度決定がなされる。しかしながらが、分析機器は実際のとこ ろ、少数の固定された波長のみで測定されうる分光光度計をしばしば固定してお り、より広いスペクトル範囲内のスペクトルの認識が必ずしも絶対ではないとい う考えはとくに重要である。いずれにしても、温度決定に必要であるＮＴＲ範囲 内の波長における吸収が測定されうるために、吸収装置が修飾されているばあい であっても充分である。

吸収に強く影響し、医学的分析におけるテストシステムにおいて代表的であるＢ ＳＡのような重要な妨害物質が存在するばあいでさえも、試験溶液の温度は驚く ほど高度な正確さを有して吸収スペクトルから決定されうろことが全体的に示さ れている。

ほかの実験において、付加的な複雑なマージナル（１τｇｉｎａｌ）条件下で本 発明を実験的に試した。測定窓がたったｌ　ｘ　１．　ｍｍの大きさである使い 捨てのミニセルを用いた。セル内の光学的経路の長さは５■であり、その体積は ５０μｍであった。

これらのセル中のテキスト混合物（ｌｅ［ｍ１ｘｔｕｒｅ）は、マグネシウム、 コレステロール、クレアチニンおよびトリグリセライドならびに異なるタンパク 質の濃度（実際には現われている値に対応する）の測定のための通常の試薬シス テムからなるもので調べられた。ここでは、試薬システムがとくに重要な構成成 分、たとえば高タンパク質含有物、長波長範囲内で吸収する色素、高濃度の塩含 有物または全体的にみてとくに複雑な試薬成分を含有するように、前記分析パラ メータは選択される。

較正段階および温度−測定段階の吸収測定は、各ばあいにおいて新しい使い捨て のセルを用いて１１０３０ｎ〜１３９０■間の波長で個々に調製された混合物に おいてなされた。

較正はパラメーター特異的に行われ、各ばあいのキャリブレータ溶液はすべての 試薬システトを含むが血清タンパク質は含まなかった。較正の際には、温度は３ ５℃〜３９℃範囲内で０．１’　（あるばあいでは０．２°）のステップで変化 し、各ばあいにおいて、全体の波長の範囲にわたッテ（［走査（ｓｃｔｎ）　Ｊ 　）　５Ｇ測定が３２ＣＩ−’（７）波長分析（＋ｅｓｏｌｌｉｏｎ）で行われ 、トリグリセライドテストのばあいは６４ｃｍ−１で行われた。ＰＬＳ回帰法を 用いて較正データは処理された。ＰＬＳ行列における因子の最適数は交差妥当性 （ｃ「ｏｓｓ−マ昌Ｉｉｄｇｔｉｏｎ）により決定され、クレアチニンおよびト リグリセライドに対しては４つ、そしてマグネシウムおよびコレステロールに対 しては５つであった。

未知の温度の試験混合物における温度−測定段階の際に、８またはＩＩの走査が ３２ｃｍ−’の分析で行われ、１３の走ばあいにおいて５秒より小さい時間であ った。

通常のＦＴ−Ｎ　Ｉ　Ｒ分光計と商業的に利用可能なＰＬＳアルゴリズム（ラブ カルク　ピーエルエスプラス（ＬｇｂＣｓｌｃ　ＰＬＳＰｌｕｓ　）ガラクチイ クイシタストリース（Ｇｒｌｔｅｆ７ｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　）より）を用 いると、普通に測定された温度と本発明によって決定された温度との間でえられ た異なる試薬システムに対する摂氏の標準偏差は、以下の表１のとおりとなる。

表　１ 試薬システム　標準偏差（℃） マグネシウム　０．０７１ コレステロール　０．０８３ クレアチニン　０．０７８ トリグリセライド　０．０６９ このことにより、記載した複雑なマージナル条件下でさえも、温度は０１℃より も正確に測定されうろことがわかる。

　ｌｎｍ１ 亀ｊｎｍｌ 手続補正書帽発） 平成５年１０月１５日 １事件の表示 ＰＣＴ／ＤＥ　９３１０００９６ ２発明の名称 医学的試料の分析装置 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　ドイツ連邦共和国、６８２９８　マンハイム、ザントホーファ−シュト ラーセ　１１６名　称　ベーリンガー・マンハイム・ゲゼルシャフト・ミツト・ ベシュレンクテル・ハフラング代表者　コルプ、ベルント 代表者　ユング、ミハエル 国　籍　ドイツ連邦共和国 ４代理人　〒５４０ ５補正の対象 （１）「請求の範囲」の欄 ■　「明細書」の欄 ６補正の内容 （１）　明細書の「請求の範囲」を別紙「補正された請求の範囲」のとおり補正 する。

■　明細書３頁１４行の「分析装置を提供することである。」を 「分析装置を提供することである。

本発明により、分析機器を用いて医学的試料、とくに体液を分析する方法であっ て、分析機器内の光学的セルに、一定量の試料および成分分析のための少なくと も一部の特定の試薬システムである試薬を含む試験溶液が存在し、かつ試験溶液 の温度がセル中で決定され、 光学的吸収の温度−依存に関わる較正データセットをえるために、温度較正段階 において、ＮＩＲ範囲内の少なくとも２つの波長において種々の温度でキャリブ レータ溶液の光学的吸収を測定し、 温度−測定段階において、未知の温度の試薬溶液の光学的吸収を光学的セル中に おいて同一波長で測定し、該測定段階からえられた吸収データと較正データセッ トとを比較することにより温度を決定する、 医学的試料の分析法が提供される。

本発明の分析法においては、温度較正段階の光学的吸収が特定のキャリブレータ 溶液および特定の温度で複数回測定される方法、温度値を決定するために、温度 測定段階の光学的吸収が試験溶液で複数回測定される方法、光学的吸収が測定さ れる波長が水の吸収バンドの短波側の波長および長波側の波長を含む方法、光学 的吸収が測定される波長が水の吸収バンド内の波長および水の吸収バンド外の波 長である方法、キャリブレータ溶液が各ばあいにおいて、光学的吸収に重要であ る特定の成分の測定に必要な試薬システムのすべての成分を含有するばあいに、 試料を複数の異なる成分（パラメータ）について分析し、パラメーター特定較正 データセットを決定するために、較正段階が分析されるべき各成分について個別 に行われる方法、２つの部分的段階を含む較正段階において、分析機器には関係 なく行われる第１の部分的段階でパラメーター特定較正データセットが測定され 、分析機器内の第２の部分的段階で、付加的なパラメーターニュートラル較正デ ータをえるために、パラメーターニュートラル較正媒体の光学的吸収が少なくと も１つの既知の温度に対して測定される方法、温度較正段階でえられる較正デー タセットと温度−測定段階でえられる吸収データとを比較するために、多変量分 析が行われる方法、試料と試薬との反応によりセル中の試験溶液に、試料の分析 値の指標である測定可能な変数として測定される、物理的に測定可能な温度−依 存的な変化が生じ一１測定可能な変数の測定が予め正確に決められていない温度 で行われ、測定可能な変数の温度調節が温度−測定段階で決定された試験溶液の 温度により行われる方法、測定可能な変数が試験溶液の光学的吸収である方法、 測定可能な変数が試験溶液において続けて複数回測定され、反応速度の尺度とし て標準温度で測定可能な変数の時間依存的変化を測定するために、温度調節が行 われる方法が好ましい。

また、本発明により、体液の試料についてそれらに含まれる成分を分析する分析 機器であって、該分析機器が、 一定量の試料および成分分析に特定の試薬システムの一部分である少なくとも１ つの試薬を含む試験溶液を収容する光学的測定セル６、 ＮＩＲ範囲内の電磁放射をセルに発するための送信器４、セル６を通過したのち の光学的吸収によって修正された電磁放射の検出のための光学的受信器１１およ びＮＩＲ範囲内の予め決められた波長による電磁放射を選択するための波長−選 択装置１０からなる、複数の異なる波長で光学的測定セル６中の試験溶液の光学 的吸収を測定するための波長−選択的吸収測定装置１、 較正媒体の光学的吸収の温度−依存に関わり、記憶ユニットに記憶される較正デ ータセットをえるために、装置に含まれる較正媒体の温度が較正媒体の波長−選 択的吸収測定の際に正確に測定されうるように、吸収−測定装置のビーム経路内 に配置されるかまたは配置されうる温度センサーを有する温度−測定装置３ および 複数の波長での試験溶液の光学的吸収と記憶ユニットに記憶される較正データセ ットとを比較することにより光学的測定セル６の試験溶液の温度を決定するため の比較手段を含有する、吸収−測定装置１および温度−測定装置３のシグナルを 処理するためのコンピュータユニット２ を有する分析機器が提供される。」 と補正する。

７添付書類の目録 （１）補正された請求の範囲　１通 補正された請求の範囲 「１．　分析機器を用いて医学的試料、とくに体液を分析する方法であって、 分析機器内の光学的セルに、一定量の試料および成分分析のための少なくとも一 部の特定の試薬システムである試薬を含む試験溶液が存在し、かつ試験溶液の温 度がセル中で決定され、 光学的吸収の温度−依存に関わる較正データセットをえるために、温度較正段階 において、ＮＩＲ範囲内の少なくとも２つの波長において種々の温度でキャリブ レータ溶液の光学的吸収を測定し、 温度−測定段階において、未知の温度の試薬溶液の光学的吸収を光学的セル中に おいて同一波長で測定し、該測定段階からえられた吸収データと較正データセッ トとを比較することにより温度を決定する、医学的試料の分析法。

２、　体液の試料についてそれらに含まれる成分を分析する分析機器であって、 該分析機器が、一定量の試料および成分分析に特定の試薬システムの一部分であ る少なくとも１つの試薬を含む試験溶液を収容する光学的測定セル６、ＮＩＲ範 囲内の電磁放射をセルに発するための送信器４、セル６を通過したのちの光学的 吸収によって修正された電磁放射の検出のための光学的受信器１１およびＮＩＲ 範囲内の予め決められた波長による電磁放射を選択するための波長−選択装置Ｉ Ｏからなる、複数の異なる波長で光学的測定セル６中の試験溶液の光学的吸収を 測定するための波長−選択的吸収測定装置１、 較正媒体の光学的吸収の温度−依存に関わり、記憶ユニットに記憶される較正デ ータセットをえるために、装置に含まれる較正媒体の温度が較正媒体の波長−選 択的吸収測定の際に正確に測定されうるように、吸収−測定装置のビーム経路内 に配置されるかまたは配置されうる温度センサーを有する温度−測定装置および 複数の波長での試験溶液の光学的吸収と記憶ユニットに記憶される較正データセ ットとを比較することにより光学的測定セル６の試験溶液の温度を決定するため の比較手段を含有する、吸収−測定装置１および温度−測定装置３のシグナルを 処理するためのコンピュータユニット２ を有する分析機器。」 以　上 フロントページの続き （５１月旺ｃｉ、　’　識別記号　庁内整理番号ＧＯＩＮ　３３／４９　Ｙ　７ ０５５−２ＪＩ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．分析機器を用いて医学的試料、とくに体液を分析する方法であって、 分析機器内の光学的セルに、一定量の試料および成分分析のための少なくとも一 部の特定の試薬システムである試薬を含む試験溶液が存在し、かつ試験溶液の温 度がセル中で決定され、 光学的吸収の温度−依存に関わる較正データセットをえるために、温度較正段階 において、ＮＩＲ範囲内の少なくとも２つの波長において種々の温度でキャリブ レータ溶液の光学的吸収を測定し、温度−測定段階において、未知の温度の試薬 溶液の光学的吸収を光学的セル中において同一波長で測定し、該測定段階からえ られた吸収データと較正データセットとを比較することにより温度を決定する、 医学的試料の分析法。
2. ２．温度較正段階の光学的吸収が特定のキャリブレータ溶液および特定の温度で 複数回測定される請求の範囲第１項に記載の分析法。
3. ３．温度値を決定するために、温度測定段階の光学的吸収が試験溶液で複数回測 定される前記いずれかに記載の分析法。
4. ４．光学的吸収が測定される波長が水の吸収バンドの短波側の波長および長波側 の波長を含む前記いずれかに記載の分析法。
5. ５．光学的吸収が測定される波長が水の吸収バンド内の波長および水の吸収バン ド外の波長である請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の分析法。
6. ６．キャリブレータ溶液が各ばあいにおいて、光学的吸収に重要である特定の成 分の測定に必要な試薬システムのすべての成分を含有するばあいに、試料を複数 の異なる成分（パラメータ）について分析し、パラメーター特定較正データセッ トを決定するために、較正段階が分析されるべき各成分について個別に行われる 前記いずれかに記載の分析法。
7. ７．２つの部分的段階を含む較正段階において、分析機器には関係なく行われる 第１の部分的段階でパラメーター特定較正データセットが測定され、分析機器内 の第２の部分的段階で、付加的なパラメーターニュートラル較正データをえるた めに、パラメーターニュートラル較正媒体の光学的吸収が少なくとも１つの既知 の温度に対して測定される請求の範囲第６項に記載の分析法。
8. ８．温度較正段階でえられる較正データセットと温度−測定段階でえられる吸収 データとを比較するために、多変量分析が行われる前記いずれかに記載の分析法 。
9. ９．試料と試薬との反応によりセル中の試験溶液に、試料の分析値の指標である 測定可能な変数として測定される、物理的に測定可能な温度−依存的な変化が生 じ、測定可能な変数の測定が予め正確に決められていない温度で行われ、測定可 能な変数の温度調節が温度−測定段階で決定された試験溶液の温度により行われ る、前記いずれかに記載の分析法。
10. １０．測定可能な変数が試験溶液の光学的吸収である請求の範囲第９項に記載の 分析法。
11. １１．測定可能な変数が試験溶液において続けて複数回測定され、反応速度の尺 度として標準温度で測定可能な変数の時間依存的変化を測定するために、温度調 節が行われる請求の範囲第９項または第１０項に記載の分析法。
12. １２．体液の試料についてそれらに含まれる成分を分析する分析機器であって、 該分析機器が、 一定量の試料および成分分析に特定の試薬システムの一部分である少なくとも１ つの試薬を含む試験溶液を収容する光学的測定セル６、 ＮＩＲ範囲内の電磁放射をセルに発するための送信器４、セル６を通過したのち の光学的吸収によって修正された電磁放射の検出のための光学的受信器１１およ びＮＩＲ範囲内の予め決められた波長による電磁放射を選択するための波長−選 択装置１０からなる、複数の異なる波長で光学的測定セル６中の試験溶液の光学 的吸収を測定するための波長−選択的吸収測定装置１、 較正媒体の光学的吸収の温度−依存に関わり、記憶ユニットに記憶される較正デ ータセットをえるために、装置に含まれる較正媒体の温度が較正媒体の波長−選 択的吸収測定の際に正確に測定されうるように、吸収−測定装置のビーム経路内 に配置されるかまたは配置されうる温度センサーを有する温度−測定装置３ および 複数の波長での試験溶液の光学的吸収と記憶ユニットに記憶される較正データセ ットとを比較することにより光学的測定セル６の試験溶液の温度を決定するため の比較手段を含有する、吸収−測定装置１および温度−測定装置３のシグナルを 処理するためのコンピュータユニット２ を有する分析機器。