(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（Ａ）〜（Ｆ）：
（Ａ）下記（i）〜（iv）を備えるチューブホルダ：
（i）上記チューブを受ける空洞を有する固定部；
（ii）上記空洞の内部を向くように配置された上記チューブを通って光を送る第一の光ファイバー；
（iii）上記チューブからの光を受けるよう上記空洞を向いて配置された第二の光ファイバー、ここで、第一光ファイバーと第二の光ファイバーは上記空洞を横切る一定長さの光路を規定するように互いに固定され、血漿は上記チューブ中を通過し、
（iv）上記固定部上に取付けられた閉位置と開位置との間を可動な可動部材、ここで、閉位置ではこの可動部材が上記チューブを覆い且つ上記空洞内部に保持し、
（Ｂ）第一のファイバーに光を送る、第一のファイバーに結合されたランプ；
（Ｃ）第二のファイバーから受けた光を測定する分光光度計；
（Ｄ）この分光光度計の測定値に基づいて少なくとも１つの干渉体の濃度を計算し、出力する、上記分光光度計に接続されたコンピュータ手段、
（Ｅ）チューブを上記チューブホルダの空洞中へ移送する移送手段、
（Ｆ）チューブが上記チューブホルダの空洞内にきた時に上記可動部材を開位置から閉位置へ駆動するためのセンサー、
を有し、
使用時に上記移送手段がチューブの一部をチューブホルダの空洞内へ移送した時に上記センサーに応答して上記可動部材が開位置から閉位置へ駆動され、それによって可動部材が上記チューブを覆い且つ空洞内部に保持する、
ことを特徴とするチューブ内の血漿中の少なくとも一種の干渉体の濃度を決定する装置。
【請求項２】
分光光度計が測定した光の少なくとも２つの部分の一次導関数を組み合わせてコンピュータ手段が濃度を計算する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記チューブが半透明で、その表面に書き込みを有し、光はこの書き込み、チューブおよびチューブ内に収容された血漿を透過する請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
光がチューブの背面に配置された反射面で反射する請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
上記の血漿中の少なくとも１種の干渉体がヘモグロビン、ビリルビン、イントラリピッド、ビルベルジンおよびメチレンブルーから成る群の中から選択される請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
上記移送手段がロボットアームである請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
チューブ内の血漿中の少なくとも一種の干渉体の濃度決定における請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明はドナー血液バッグから発現する血漿の分光測光法および分光測光法分析に関するものである。本発明は特に、吸光度または反射率を測定して、血漿完全性を有する干渉体とよばれる物質の迅速な非破壊測定を提供するための方法および装置に関するものである。さらに、第一次の血液ドナーバッグから血漿が発現した後、血液成分の無菌性を変えずに分光測光法測定を行う。
発明の背景
血液は通常、抗凝血剤を含む無菌のプラスチックバッグに献血される。これらのバッグ（「血液バッグ」）は無菌性を維持するために閉鎖系でプラスチックのチューブによって１つまたは複数の類似のバッグと結合される。第１次の採血バッグに含まれる全血を遠心分離した後、血漿または血漿＋血小板をバッグ中の赤血球から分離することができる。高い遠心力では全ての細胞成分を血漿から分離することができ、低い遠心力では血漿＋血小板を赤血球から分離することができ、次いで血漿＋血小板を高い遠心力で血漿から血小板を分離することができる。従って、血漿、血小板および赤血球を分離する必要がある場合は、２段階の遠心分離が必要であり、第１次血液バッグは２つの「衛星」バッグに直列に接続される。全ての細胞成分を血漿から分離する必要がある場合は、単一の段階の遠心分離が必要であり、第１次血液バッグは１つの衛星バッグに接続される。いずれの場合も、血漿は他方のバッグからプラスチックのチューブを介して最後のバッグに送られ、この最後のバッグ中に収容される。
血漿は凝固疾患の治療、血液量の増量、火傷または出血における血漿損失によるショックの治療のための輸血に頻繁に使用される。血漿はさらに、血漿物質、例えば凝固因子、およびアルブミン等の他のタンパクの製造に頻繁に使用される。この方法は血漿分画とよばれる。用いる血漿は過剰量の溶血、混濁または胆汁色素を含んではならない。なぜなら、ドナーは通常健康であり、胆汁色素の上昇は考えられないからである。
血液化学では全血の血清または血漿に対してテストがルーチンで行われている。通常のアッセイでは遠心分離によって血漿から赤血球を分離したり、赤血球や各種血漿タンパクを凝固によって血清から分離した後に遠心分離する。
血清または血漿試料に対して行われる多くの試験は、１つまたは２つの波長での分光測光法による検出を容易にする発色団の発生後、一連の反応を終える。
血液中のＨｂが上昇するヘモグロビン血症（haemoglobinemia）は病状に起因し、試料の取扱いの結果である可能性がある。胆汁色素の上昇は病状に起因する可能性がある。血液中の脂質粒子が増加する周知な高脂血症または脂血症は病状および食事の状態に起因する可能性がある。
この血液試験を行う前に干渉物質を測定することは有意義で正確な試験結果を提供するのに重要である。
ヘモグロビン（Ｈｂ）、胆汁色素すなわち、ビリルビン（ＢＲ）およびビリベルジン（ＢＶ）、脂質粒子のような光散乱物質は、分光測光法および血液分析測定機器と干渉し、それに影響を与える典型的な物質である。これらの物質は干渉体（interferents）とよばれる。複数のウイルスの存在について血液を検査するが、これらウイルスの不在を100％保証する試験はなく、依然として、他の有害なウイルスについて試験されることはない。有害なウイルスがたとえ存在したとしても、これを根絶するためにウイルス不活性化方法が開発されている。血漿中のウイルスの不活性化に用いる１つの方法は、血漿にメチレンブルー（ＭＢ）を添加することである。ＭＢは色素形成性が高く、干渉体とみなさなければならない。
実際に、試料が干渉体にかなり汚染されると、試験は正常に行われず、結果は信頼できなくなる。
血液バンクでは、不完全な血漿は廃棄される。血漿検体の完全性は品質保証の必須部分である。なぜなら、これは検査結果の精度、および輸血または分画に対する血漿の適合性に直接影響を及ぼすからである。ＭＢの測定は血漿が所定量のＭＢを含むことをさらに保証するものである。
分光測光法の測定は一般に、赤外線（IR）または近赤外線（NIR）を用いて血液検体中の各種成分の濃度を評価する。血液検体を保持する容器を用いる測光測定の例は、米国特許第5,291,884号、第5,288,646号、第5,066,859号および第5,366,903号に記載されている。
米国特許第5,366,903号は全血中の検体の測光による定量を可能にする試料採取装置を開示している。この装置は、赤血球を有効に「搾り取り」、赤血球物質を含まない少量の検体を提供し、特定の検体を測定可能にすることによって血液サンプル中に赤血球を有するという問題を克服している。
測光法の他の適用は検体濃度の検体を冒さない測定を含み、例えば米国特許第5,360,004号、第5,353,790号および第5,351,685号に記載されている。ドイツ国特許公開第195 30 969号ではバッグ内に収納された血液を衛星バッグに送って血漿中の血小板を分離するシステムが記載されている。フォトメータ10、18が最初の廃棄する血小板が到着したことを検出し、そのときのバルブ８を閉じる。欧州特許公開第0 706 403号には透明プラスチックバッグ14に収納された液体サンプルを分光測定する光をバッグサポート12へまた、バッグサポート12から導く光ファイバを使用したシステムを開示している。米国特許第4,522,494号には、透明な柔軟血液保存バッグ中の血小板のウィルス汚染の評価に関連している。レーザビーム光が、バッグを透過し、ガラス板の間で保持され、さん等光が測定される。米国特許第4,675,019号は、血小板のウィルス汚染を測定するバッグの壁面に付加され、光路を規定するタブを開示している。しかし上記特許の中で、血液検査、血漿の輸血、または血漿の分画に対する血漿完全性を評価するために、血液サンプルの血漿または血清中の干渉体を測定する方法を開示しているものはない。
ヘモグロビン血症、ビリルビン血症（bilirubinemia）および脂血症または混濁の検出に用いられる現在の方法は試料のカラーチャートを使用して、あるいは使用しない目視検査を用いる。脂血症は血清および血漿の混濁（turbidity）の主な原因であり、従って脂血症と混濁という用語は頻繁に交換されて使われる。血液バンクでは、混濁は血漿バッグの後ろに配置された紙のプリントを読取ることによって評価される。
目視検査による血漿試料の検査は良くても半定量的であり、極めて主観的である。さらに、血漿試料の目視検査は時間を消費し律速している方法である。従って、完全および半自動化された研究室における従来の血液分析機器、および自動化された血液銀行施設では試料の目視検査を行うことができない。
試料の完全性を評価するための他の方法は、特殊なキュベットに希釈したサンプルを直接的な分光測光法で測定することである。しかし、この方法はサンプルの検査には十分に迅速でない。血漿または血清のサンプルを測定するために、検体チューブのキャップを取らなければならず、試料の直接的なサンプルを取り、希釈した後に測定しなければならない。これらの各段階は時間がかかり、使い捨てキュベットを必要とする。血液バンクでは、特に血液製剤がすぐに用いられない場合、無菌技術を用いなければならない。閉鎖系の維持は細菌汚染を避けるために必要であり、従って干渉体に対するあらゆる検査はバッグ−チューブ系を無傷のままで行わなければならない。血液／血漿バッグを結合するチューブの一部をヒートシールして除去するのは血液製剤の無菌性を変えずに行うことができるが、これも時間がかかる。従って、血液バンクで血漿中の干渉体を測定するための迅速且つ有効な方法が必要とされている。
発明の概要
血液バッグに含まれる血漿の血漿完全体を、血漿の無菌性を損なわずに、またはその成分を全く破壊せずに、迅速且つ正確に評価する装置および方法を提供するのが望ましい。
本発明の１つの観点では、本発明はスペクトルのデータを新規な方法で用いて、血液バッグ中の血漿を代表する血漿検体に干渉体が含まれているかどうかを判定し、含まれる場合はその程度を判定する。
別の観点からいうと、本発明は血漿が２つのバッグに含まれ、チューブが２つのバッグを結合し、検体を照射するランプと、検体からの放射光を測定する分光光度計とを用いる場合の検体の完全性を判定するための装置および方法を提供する。
さらに別の観点からいうと、本発明ではバッグとチューブの両方が半透明であり、その表面に書込み（例えば所有者情報）があり、書込み、プラスチック、チューブまたはバッグに含まれる血漿を通って光が透過する。
さらに別の観点からいうと、本発明は血漿バッグまたはバッグを結合するチューブの後ろに配置された反射面に光が反射される場合の血漿の完全性を判定するための装置および方法を提供する。
別の観点からいうと、本発明は血液バッグに含まれる血漿の完全性を下記１〜５を測定することによって評価する：
１．溶血の評価としてヘモグロビン濃度
２．ビリルビン血症の評価としてビリルビン濃度
３．ビリベルジン血症の評価としてビリベルジン濃度
４．混濁の評価のための等価イントラリピッド（Intralipid）濃度
５．ウイルス不活性化品質保証システムの一部としてメチレンブルー濃度
一実施例では、Ｈｂ濃度は、血液バッグに含まれる血漿試料中の光の異なる波長の吸光度を測定し、次いでこの吸光度を、血漿試料中のヘモグロビンに対する標準測定を用いて較正して得られた値と比較して決定する。混濁度、１リットル当たりの等価グラムイントラリピド（商標;ＩＬ）、は血液バッグの血漿試料中の異なる波長の光の吸光度を測定し、次いでこの吸光度を、既知な量のＩＬを添加した血清試料を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。ＩＬは自然発生するキロミクロンに似た水中の脂肪エマルジョンであり、混濁血清または血漿試料のシミュレーションに用いることができる。BR濃度は、血液バッグの血漿試料中の光の異なる波長の吸光度の測定を組み合わせ、次いでこの吸光度を、血漿サンプル中のBRの標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。BV濃度は、上記血漿試料中の光の異なる波長の吸光度の測定を組み合わせ、次いでこの吸光度を、血漿サンプル中のBVの標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。ＭＢ濃度は、上記血漿試料中の光の異なる波長の吸光度を測定し、次いでこの吸光度を、血漿サンプル中のＭＢにの標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。任意の１つまたは複数の干渉体を一度に測定した結果に基づいて、各レベルの干渉体の標準測定と比較して、血漿を拒否するか、または受容するかを決定する。１つの物質に関する標準測定を用いる代わりに、その実際の濃度を添加された既知の量から計算することができる。
別の実施例では、血漿バッグに含まれる血漿サンプルのすぐ後ろに配置されなければならない反射面に光を反射させることができる。Ｈｂ濃度は、血液バッグに含まれる血漿試料中の光の異なる波長の反射率を測定し、次いでこの反射率を、血清または血漿サンプル中のヘモグロビンに対する標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。混濁度、等価g/l ＩＬ、は血漿試料中の光の異なる波長の反射率を測定し、次いでこの反射率を、周知な量のＩＬを添加した血清サンプルを用いる較正によって得られた値と比較して決定する。BR濃度は、血液バッグの血漿試料中の光の異なる波長の反射率の測定を組み合わせ、次いでこの反射率を、血漿サンプル中のBRに対する標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。BV濃度は、上記血漿試料中の光の異なる波長の反射率の測定を組み合わせ、次いでこの反射率を、血漿サンプル中のBVに対する標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。ＭＢ濃度は、上記血漿試料中の光の異なる波長の反射率を測定し、次いでこの反射率を、血漿サンプル中のＭＢに対する標準測定を用いる較正によって得られた値と比較して決定する。任意の１つまたは複数の上記干渉体を一度に測定した結果に基づいて、各レベルの干渉体の標準測定と比較して、血液バッグに含まれる血漿を拒否するか、または受容するかを決定する。
本発明のさらに別の実施例では、血漿のバッグはバッグの隅のためのＶ字型の受容器を内蔵する箱の中に入れる。光はバッグ中の血漿を透過し、受容器によりあらゆるバッグが「Ｖ」の壁にわたって一定の光路長を維持する。
さらに別の実施例では、本発明は血漿の完全性を判定するための装置を提供する。この装置は、サンプルを収容する遮光性でない収容部と、放射線源と、適当なフィルタ、回折格子および線形フォトダイオードアレイ（PDA）検出器を備えた分光光度計と、収容部を通るサンプル光路および試料を迂回する基準光路に沿って放射線源を検出器と光学的に接続させるための手段と、サンプル光路からの光線および基準光路からの光線を選択的に検出器に導入するための手段と、検出器の適切な応答に必要な適当な積分時間を選択する手段と、基準光路からの検出器の応答に対するサンプル光路から、検出器の応答を上記サンプル中の既知の物質の量と相関させるための手段とを備える。
この装置は、波長475nm〜1075nmの近赤外線および隣接可視光線を放射することができる石英タングステンハロゲン電球と、この石英タングステンハロゲン電球からの光をランダムに抽出する単一の光ファイバ束とをさらに含む。この単一光ファイバ束は、サンプル光路に沿って伝搬するサンプル光路光線と、基準光路に沿って伝搬する基準光路光線との二又に分かれる。二又状の光ファイバは複数のファイバで構成され、これらは上記ランプからランダムに抽出した光を、サンプル光線および基準光線それぞれの0.4mm径の単一ファイバに集中させる。この装置はさらに、ランプ組立体に設置された２つのシャッタを備え、これらは収容部に収容されたサンプルを通るサンプル光路に沿って伝搬するサンプル光路光線と、基準光路に沿って伝搬する基準光路光線とを選択的に遮断するためのものである。この２つの光路は２つのファイバ中に集められ、単一のファイバに収束し、検出器に集中する。二又状の収集光ファイバは複数のファイバで構成される。この装置はさらに、結合された光線を検出器に導入する成分波長に分散させるための回折格子を備える。この装置の検出器は複数のピクセルからなるPDAであり、各ピクセルは複数の所定の光周波数のうちの１つを測定するように設定される。周波数の測定に基づいて、検出器は複数の信号を生成し、各信号は各ピクセルが受けた放射量に反応する。この装置はさらにアナログ−ディジタルコンバータを備え、複数の信号およびコンバータに接続されたマイクロプロセッサからデジタル情報を生成し、このデジタル情報をサンプル中の既知の物質の量に相関させる。波長475nm〜1075nmの範囲をカバーするために、475〜910nmをカバーする回折格子と575〜1075nmをカバーする別の回折格子との２つの回折格子のうちの１つを測定が行われる範囲によって用いなければならない。較正アルゴリズムは475〜910nmの範囲の波長に基づいて、５つの干渉体、すなわちヘモグロビン、ビリルビン、ビリベルジン、イントラリピドおよびメチレンブルーに対して展開された。しかし、BR測定が必要でない場合は、575〜1075nmをカバーする回折格子を用いてもよい。本発明の１つの観点では、異なる波長を用いて等しい干渉体に対する複数の較正アルゴリズムを作成することができる。これはＩＬに対する２つの異なる較正アルゴリズムによって後に示すように例証される。
別の観点では、本発明は完全に遮光性のサンプルホルダを必要としない。むしろ、この装置は、サンプルを受けるための空洞部を有する固定部分と、サンプルの上方で閉じることができる可動部分とを含む収容部を有する。この装置の設計はサンプルホルダの可動部分の動作中の光ファイバの移動を最大限排除している。１実施例によれば、血液バッグからのチューブを保持する収容部は、完全な遮光性でないので、サンプルホルダから出ているチューブに沿って部屋の明かりが漏れる。本発明の方法ではサンプルの測定および基準測定の両方に対して、暗電流、すなわち装置の光が入らないときの検出器の応答、を測定することによってこの光の漏れを補償する。この装置内の２つのシャッタはランプ組立体内に配置され、サンプル光路または基準光路に光を順番に導入するために用いられる。サンプル収容部とセンサとの間にシャッタが存在しないので、サンプル収容部への部屋の明かりのあらゆる漏れは、等しい積分時間で行うならばサンプル光走査およびサンプル暗走査に等しく影響を及ぼし、基準測定のために用いる等しい積分時間で行うならば基準光走査および基準暗走査に等しく影響を及ぼす。従って、周囲の光が数秒の測定時間の間に変化しない限り、検出器に当たる部屋の明かりは装置の性能を損なわずに有効に減算することができる。
本発明のさらに別の観点では、装置はヘモグロビン、イントラリピド、ビリルビン、ビリベルジンおよびメチレンブルーからなる群の中から選択される既知の物質の濃度を判定することによって、サンプルの試料の完全性を判定するための手段を提供する。
本発明のさらに別の観点では、血液バッグに含まれる血漿の完全性を判定するための方法が提供され、この方法は下記段階を含む。第１に、血漿のサンプルを通るサンプル光路に沿って、およびサンプルを迂回する基準光路に沿って放射光線を透過させる。次いで、サンプル光路および基準光路から放射光線を選択的に受け、受けたサンプル光路および基準光路からの放射光線を分析して、少なくとも１つの所定の光周波数を増幅する。最後に、少なくとも１つの所定の光周波数の吸光度を既知の物質の量と相関させる。
本発明のさらに別の観点では、血液バッグに含まれた血漿の完全性を判定するための方法が提供され、この方法によってヘモグロビン、ビリルビン、イントラリピド、ビリベルジンおよびメチレンブルーからなる群の中から選択される既知の物質の濃度を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は血液バッグに含まれた血漿の完全性を分析するための本発明の装置を含むシステムの斜視図である。
図２は図１の装置のサンプルホルダの斜視図である。
図３は図１のサンプルホルダの縦断面図である。
図４は図１の装置の要素の概略図である。
図５はヘモグロビンの較正用のデータの線形回帰適合をグラム／リットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図６はイントラリピドの濃度に関する（988nmおよび1038nmを用いた）混濁の較正用のデータの線形回帰適合をグラム／リットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図７はイントラリピドの濃度に関する（874nmを用いる）混濁の較正用のデータの線形回帰適合をグラム／リットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図８はビリベルジンの較正用のデータの線形回帰適合をミリグラム／デシリットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図９はビリルビンの較正用のデータの線形回帰適合をミリグラム／デシリットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図10はメチレンブルーの計算用のデータの線形回帰適合をマイクログラム／デシリットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図11は較正の過程で用いられなかったサンプルのヘモグロビンの予測濃度に関するデータの線形回帰適合をグラム／リットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図12は（988nmおよび1038nmを用いた）較正の過程で用いられなかったサンプルのイントラリピドの予測濃度に関するデータの線形回帰適合をグラム／リットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図13は（874nmを用いた）較正の過程で用いられなかったサンプルのイントラリピドの予測濃度に関するデータの線形回帰適合をグラム／リットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図14は較正の過程で用いられなかったサンプルのビリベルジンの予測濃度に関するデータの線形回帰適合をミリグラム／デシリットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図15は較正過程で用いられなかったサンプルのビリルビンの予測濃度に関するデータの線形回帰適合をミリグラム／デシリットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
図16は較正過程で用いられなかったサンプルのメチレンブルーの予測濃度に関するデータの線形回帰適合をマイクログラム／デシリットル単位で横軸と縦軸に示すグラフである。
発明の説明
本発明の装置を含むシステムは一般に図１に示される。装置10は単一の光ファイバ44、46によってサンプルホルダ22に光学的に接続された分光光度計14を備える。サンプルホルダ22は図２および図３に詳細に示されており、ベースプレート24に取付けられた固定部分26と可動部分28とで構成される。図１を参照すると、装置10は自動化された血液バンクシステムに隣接して取付けまたは設置され、このシステムはPVCまたは他の柔軟なチューブ32によって接続された２つまたはそれ以上の血液／血漿バッグ40を有する。ロボットアーム30はチューブ32の一部をサンプルホルダ22に運搬するために設置されている。チューブのために他のコンベヤ運搬機構を使用してもよいこと、血漿バッグの一部をサンプリングに使用可能であること、およびこのような全ての変形は本発明の範囲に含まれることは理解できよう。さらに、血漿試料容器中の吸光度または反射率を測定するために、入力および出力光ファイバー束を整列させるあらゆる手段も本発明の範囲に含まれる。
サンプルファイバ44および46はそれぞれ光源からサンプルに、サンプルから放射光を導き、装置全体を血漿検体から遠く離れた所に配置することができる。多重光ファイバ46および48は二又状の光ファイバのケーブルであり、サンプルおよび基準単一光ファイバ66から交互に放射光を集め、分光光度計と通じている複合光ファイバ54に結合している。基準ファイバ66はカプリング52によって二又状ファイバのケーブル48に接合される。
サンプルをホルダ22に入れた後、センサ34はサンプルホルダの可動部分28を作動させて閉じる。閉位置では、サンプルチューブ32はサンプルホルダの空洞部42に保持される。サンプルホルダが閉じるのに要する一定の時間の後、光はチューブ32に含まれるサンプルを透過する。サンプル光路のシャッタ56（図４参照）が閉じて基準光路のシャッタ58が開いたときに基準光が透過する分かれたファイバ66がサンプルホルダの側面に沿って配置されている。サンプル暗走査および基準暗走査は、各光走査に用いられる積分時間を用いて、サンプルホルダにサンプルを入れて閉じ、且つシャッタ56および58を閉じた状態で行うことができる。
図２および図３を参照すると、光ファイバ44は図示のようにサンプルホルダの壁の孔36を通って延び、光ファイバ44の先端は空洞部42と連通してその中に放射光を導入する。同様に、光ファイバ46はサンプルホルダの壁の孔38を通って光ファイバ44の反対側に延びる。ファイバ46は空洞部42と連通し、空洞部42と連通したファイバ46の部分上に当たる放射光を受ける。変形例では、光ファイバは試料中の反射光を測定できるように配置される。
放射光は光ファイバ44を通ってチューブ32の一部に誘導され、チューブおよびチューブ上のマーキング、および血漿試料を透過する放射光はファイバ46によって受けられ、ファイバ46は集めた放射光を分光光度計14に戻す。好ましい実施例では、ファイバ44および66は両方とも0.4mm径であり、図１および図４を参照すると、ファイバ48は1.6mmであり、ファイバ46は0.5mmである。径が異なる基準ファイバ66および48は、カプラー52によって接続されている。これらファイバの特定の寸法を識別したが、他の寸法のファイバを使用できることは当業者には理解できよう。
図１を参照すると、装置10は分光光度計14と、中央処理装置16と、電源18と、ランプ組立体モジュール20とを備える。
図４を参照すると、ランプ組立体モジュール20は光源62を用いる。光源は石英タングステンハロゲン10ワットランプであるのが好ましいが、他のワット数のランプを使用してもよい。入力電源は交流であるが、光源への出力は安定化した直流である。ランプには光検出器80が取付けられ、ランプ出力をモニターする。光源62からのスペクトル出力は可視領域およびNIR領域を含む広帯域である。電磁スペクトルのNIR領域は650nm〜2700nmに延びる区間であると一般に考えられているが、好ましい実施例の公称波長範囲は475〜1,075nmであり、本明細書ではこれを「近赤外および隣接可視領域」とよぶ。光源62からの放射の光線は帯域通過フィルタ64、および分光光度計14内の成形フィルタを通って導かれる。帯域通過フィルタは使用する回折格子に応じて、575〜1075nmまたは475〜910nm外の望ましくない放射光を減らすために必要である。成形フィルタは検出システムの光学的応答を「平坦にする」ために必要である。特定の回折格子が特定の波長範囲を提供し、帯域通過フィルタおよび成形フィルタがこの波長範囲に独特であることは理解できよう。本明細書に示される全てのデータは575〜1075nmの波長範囲を生成する回折格子を用いたが、ビリルビンデータは475〜910nmの波長範囲を用いた。好ましい実施例では、475〜910nmの波長を用いる。なぜなら、この範囲は検討される全ての検体に使用可能であるからである。フィルタ64からの放射の光線は二又状の複数のファイバ束60と通って伝搬され、サンプル光線および基準光線を提供する。好ましい実施例では、上記ファイバ束60の作用部分の径は5.25mmである。二又状ファイバ束60はランプ放射光をランダムに抽出して２本のアーム60、80および82をそれぞれ介してサンプル光線および基準光線を供給する。好ましい実施例では、PDA検出器78で、サンプル光路および基準光路の両方からの出射放射光が釣り合うのは、ファイバ60の99％および１％がそれぞれ80および82の場合である。
サンプル光線および基準光線は二又状の複数の光ファイバ束のアーム46および48にそれぞれ入り、ファイバ54で結合され、集束レンズ68および成形フィルタ69によってスリット70に交互に集中する。出射放射光はレンズ72によってコリメートされ、光線は成分波長を分離する分散素子である回折格子74に向けられる。好ましい実施例では、回折格子材料として二クロム酸ゼラチンを用いる。成分波長はレンズ76によってPDA78に集束される。PDAの各要素または各ピクセルは所定の波長を受けて収集するように設定されている。好ましい実施例では、PDA78は256ピクセルである。このピクセルは検出された光学放射光の量を最適化するために長方形になっている。
分光光度計14は、好ましくは、二光同時処理（dual-beam-in-time）分光光度計で、基準光線に対する積分時間が固定され、サンプル光線に対する積分時間は選択できる。サンプルホルダが遮光性でないので、サンプル暗走査および基準暗走査がそれぞれサンプル光走査および基準光走査からひかれなければならず、サンプル暗走査および基準暗走査はそれぞれの光走査と等しい積分時間で行われる。好ましい実施例では、基準走査は13ミリ秒で行われ、サンプル走査は20ミリ秒で行われ、特定のサンプルに対して20ミリ秒で得られたＡＤＣ値の極大値が、新たな積分時間を決めるのに使用されるが、新たな積分時間は2600ミリ秒以下で、検出器のどのピクセルも飽和しないように決める。あらゆるサンプルに対して、許される最長時間はサンプル検査の要求速度によって決まる。また、複数回の走査を平均化することによりノイズを最小にできるが、速度の観点から好ましい実施例では走査は一回にする。
使用時には、各ピクセルすなわち波長部分を各走査時にほぼ同時に測定する。各感光素子に入る放射光は特定の時間積分され、個々のピクセルすなわち波長は16ビットのアナログ−ディジタルコンバータまたはADCによって順次サンプリングされる。
本発明の実施例ではPDAを用いる方法を詳細に説明するが、等しい結果をもたらすあらゆる別の手段は本発明の範囲に含まれる。例えば、フィルタ−ホイール装置を用いることができる。測定時には各検体に対して１つから４つの波長またはピクセルを用いる。PDAでの吸光度測定値の一次導関数が２つの隣接するピクセルにおける吸光度の差であるとすると、フィルタ−ホイール装置での１つの波長における吸光度の一次導関数は２つの異なる狭い帯域通過フィルタで測定した吸光度を必要とする。回転ホイール上にフィルタを組立てる必要はないが、吸収光の狭帯域通過フィルタリングの結果を得る任意の構造が本発明の範囲内に含まれることは当業者には容易に理解できよう。
いずれの方法を使用する場合でも、反射より透過を用いるのが好ましい。チューブ上のマーキングによる見かけの吸光度の変化は見かけの吸光度の一次導関数を用いて説明することができる。「見かけの」吸光度という用語は試料を透過する光の量を測定する時に関係して用いられる。透過光は以下に示すよう吸光度単位に変換される。試料による吸収以外の任意の手段による光の減衰も吸光度と解釈される。例えば、脂質粒子は検出器から光を散乱し、散乱光は吸光度と解釈される。
好ましい態様では、PDAでは光学光を特定の時間積分し、光学信号を走査とよばれる時間多重化（time mulplexed）アナログ電子信号に変換する。吸光度は以下のように計算される：
吸光度i＝log{（基準明i−基準暗i）／（試料明i−試料暗i）}＋log（ITS/ITR）
（ここで、
吸光度i＝吸光度ピクセルＩ
基準明i＝基準パスが開いていて、試料パスがシャッタで閉じられている状態での基準ピクセルＩの読取り値
基準暗i＝基準パスと試料パスがシャッタで閉じられている状態での基準ピクセルＩの読取り値
試料明i＝試料パスが開いていて、基準パスがシャッタで閉じられている状態での試料ピクセルＩの読取り値
試料暗i＝試料パスと基準パスがシャッタで閉じられている状態での試料ピクセルＩの読取り値
ITS＝試料測定の積分時間
ITR＝基準測定の積分時間
Ｉ＝PDAの特定のピクセル（波長）。
電子信号は検出器が光学信号を積分する時間に比例する。この電子信号はアナログ電子増幅器によって増幅され、アナログ−ディジタルコンバータまたはADCによってデジタル信号に変換される。コンバータからのデジタル情報はRS232コネクタを介してコンピュータ84に接続されたマイクロプロセッサ16によってデータ分析のために解析される。データ分析の結果はコンピュータ84、またはコンピュータ84に接続されたプリンタ（図１には図示されていない）に表示することができる。分析する特定の干渉体を特定して測定の数およびタイミングを決めるためにユーザーはコンピュータ84によって装置を制御することができる。
この技術分野では１〜２分毎に１サンプルの測定を行うプレスキャン検査装置が高速装置と考えられているが、本発明では４つの干渉体および代用血液（ＭＢを含まないで、ＭＢは血漿に加えられてから測定される）に対して５秒間隔で連続して試料の測定を行うことで試料の迅速なプレスキャンを可能にする。サンプルホルダ22を開けた後、制御プロセスに従って試料を入れてサンプルが定位置に収まると、サンプルホルダ内のセンサによりホルダの可動部分が動作する。ホルダが閉じると、スペクトルデータが収集される。その後、サンプルが外され、ロボットアームにより別のサンプルが取り出され、サンプルホルダに収容されて新たな測定を行う。この一連の操作には、ほぼ５秒間かかる。
澄んだサンプルでは散乱光が少なく、検出器78へ透過する光が多いため、サンプル光線の積分時間は短い。光が例えば混濁したサンプルによって十分に散乱されたときには、分光光度計14は自動的に長い積分時間に切り替わる。長い積分時間は、検出器の応答性が最適になるように所定の範囲内で選択する。この特徴によって、最も清澄なものから最も混濁したものまで全てのサンプルを効率的に検査することができ、検出器の線形応答範囲を超えることはなくなる。
本発明は、血液バッグの製造で典型的に使用されるあらゆる種類のチューブとともに使用できることが理解できる。
他の定量化方法と同様に、分光光度計の較正が必要である。しかし、NIR較正法は濃度が分かっている最小限量の単一標準物質で較正する大部分の較正方法に比べてはるかに複雑である。NIR較正では、未知のサンプルの分析時に予想される全ての干渉体をサンプルが含んでいなければならない。このサンプルは干渉体を均一に分散させて含まなければならず、任意の２つの干渉体の濃度は基本的に相関していてはならない。本発明では、分析のために典型的なサンプルをプレスキャン（予備検査）するだけで、干渉体が任意の組合せで存在してもよいということは理解できよう。この予備検査によって他の干渉体の存在下または非存在下で任意の干渉体の濃度を決定することができる。
本発明の方法を実施するために較正曲線を作成するプロセスの第１パートは、較正セットのためのスペクトルデータを蓄積することである。各干渉体に対する較正アルゴリズムをマイクロプロセッサに設定し、特定の干渉体について未知のサンプルを試験するときに結果が迅速に出るようにしなければならない。任意の干渉体の存在量を計算するためには、複数の方法のうち任意のものが使用できるが、それら全ての方法は本発明の範囲に含まれる。例えば、その方法の１つは多重線形回帰（multiple linear regression）によって生の吸光度を処理し、標準的な手順と統計とを用いて最適波長を選択し、その最適波長で干渉体の濃度を記録する方法である。しかし、脂血症に起因するスペクトルの大きな変化がヘモグロビンまたはビリルビンまたはビリベルジンに関する計算の結果に影響を及ぼすため、それらの相互作用を補償するための追加の波長を選択する必要がある。
別の方法は、全ての吸光度スペクトルを用い、主成分分析または部分最小二乗分析のいずれかを行い、最適化成分から異なる要素の濃度を効率的に決定する方法である。残念ながら、これらの方法は計算に負荷がかかるため、計算時間が長くなり、各サンプルを評価するのに必要な時間が長くなる。
好ましい方法は、測定される特定の干渉体に関する吸光度スペクトルの特定の部分の一次導関数（微分係数）を計算することである。吸光度の二次または三次導関数を計算することもでき、それらを計算することも本発明の範囲に含まれるが、これらの導関数を計算すると、差を取る各段階に多くの時間を消費し、ノイズが多くなる。
実際には、特定の干渉体を含む血漿検体の走査で得られた吸光度スペクトルの少なくとも２つの部分の一次導関数の最適な組合せを干渉体濃度の計算に用いる。実際に用いる方法は測定される干渉体に依存する。
Ｈｂの場合には、約591nmおよび653nmの波長での吸光度の一次導関数を計算することによって結果を得ることができる。混濁の場合には、約988nmおよび1038nm、あるいは別なアルゴリズムでは874nmの波長での吸光度の一次導関数を計算することによって結果を得ることができる。胆汁色素の場合、ＢＶは約649nm、731nmおよび907nmの波長での吸光度の一次導関数を計算することによって結果を得ることができ、ＢＲは約504nm、518nmおよび577nmの波長での吸光度の一次導関数を計算することによって結果を得ることができる。ＭＢの場合には、約677nmおよび953nmの波長での吸光度の一次導関数を計算することによって結果を得ることができる。
混濁または脂血症は、主にカイロミクロン（chylomicron）粒子によるので、混濁は、透明な血漿にＩＬを添加することによってシミュレートできる。ＩＬは、自然発生するカイロミクロンに似た脂肪の粒子のエマルジョンである。
以下で説明する較正方程式は予想される広範囲の干渉体をカバーしている。本発明に従うと、精度の下限が問題になる場合には別の較正式を作ることができる。すなわち、ある較正式によって予測される結果が所定レベルより低い場合には、上限用の別の較正式を作ることができる。
本発明の好ましい態様で使用する分光光度計をヘモグロビン、ＩＬおよびＢＶについて較正するために、０〜６g/LのＨｂ、０〜6.5g/LのＩＬおよび０〜4.5mg/dLのBVを正常な外観の血漿検体に加えた。検体間に相関関係は認められなかった。検体は調整直後に一度測定し、次いでＰＶＣチューブの表面の白いマーキングのランダムな部分で測定を繰返した。Ｈｂは（外観上）正常な血漿を水で置換し、凍結融解サイクルを３回繰り返して赤血球を溶解することで調整した。可溶化液の上澄みのＨｂ含有率をAbbott Cell Dyn.（商標）で測定した。スペクトルはディスケットに保存した。試料セットについての分析は統計コンピュータプログラムとＨｂ、ＩＬおよびＢＶ用のアルゴリズムで行った。独立した試料セットは較正式の確認（validation）（グラフでは予測とよばれる）のために取っておいた。ＢＲは、Ｈｂ、ＩＬおよびＢＶの測定にはそれぞれの較正波長では影響を及ぼさない。独立した試料セットは較正式の確認（validation）（グラフでは予測とよばれる）のために取っておいた。
図５はＨｂの較正から作成されたデータの線形回帰適合性（linear regression fit）をグラフ化したものである。このデータに基づいて作ったＨｂ用アルゴリズムは下記の通り：
g/L Ｈｂ＝45.68（591nm）−47.48（653nm）−0.42
ここで（Tnm）は特定波長で測定された吸光度の一次導関数である。
図６はＩＬの較正から作成されたデータの線形回帰適合性をグラフ化したものである。このデータに基づいて作ったＩＬ用アルゴリズムは下記の通り：
g/L ＩＬ＝432.42（988nm）＋40.40（1038nm）＋0.04
ここで（Vnm）は特定波長で測定された吸光度の一次導関数である。
図７は別のＩＬの較正から作成されたデータの線形回帰適合性をグラフ化したものである。このデータに基づいて作った異なるＩＬ用アルゴリズムは下記の通り：
g/L ＩＬ＝305.78（874nm）＋1.12
ここで（Wnm）は特定波長で測定された吸光度の一次導関数である。
図８はＢＶの較正から作成されたデータの線形回帰適合性をグラフ化したものである。このデータに基づいて作ったＢＶ用アルゴリズムは下記の通り：
mg/dL ＢＶ＝−45.40（649nm）＋323.15（731nm）−493.79（907nm）−1.14
ここで（Xnm）は特定波長で測定された吸光度の一次導関数である。
分光光度計をＢＲについて較正するために、０〜42mg/dLのディトロビリルビン（Ditaurobilirubin；化学分析装置の較正に用いる合成複合ビリルビン）、０〜３g/LのＨｂ、０〜３g/LのＩＬおよび０〜４mg/dLのBVを正常な外観の血漿検体に加えた。検体間に相関関係は認められなかった。検体は調整直後に一度測定し、次いでＰＶＣチューブの表面の白いマーキングのランダムな部分で測定を繰返した。Ｈｂは（外観上）正常な血漿を水で置換し、凍結融解サイクルを３回繰り返して赤血球を溶解することで調整した。可溶化液の上澄みのＨｂ含有率をAbbott Cell Dyn.（商標）で測定した。スペクトルはディスケットに保存した。試料セットについての分析は統計コンピュータプログラムとＢＲ用のアルゴリズムで行った。独立した試料セットは較正式の確認（グラフでは予測とよばれる）のために取っておいた。
図９はＢＲの較正から作成されたデータの線形回帰適合性をグラフ化したものである。このデータに基づいて作ったＢＲ用アルゴリズムは下記の通り：
mg/dL ＢＲ＝−43.03（504nm）＋252.ll（518nm）＋240.03（577nm）−2.89
ここで（Ynm）は特定波長で測定された吸光度の一次導関数である。
分光光度計をメチレンブルーについて較正するために、０〜860μg/dLのＭＢを正常な外観の血漿検体に加えた。ＭＢは単独で正常な外観の血漿検体に加えるので、ＭＢの較正には他の干渉体は必要ない。検体は調整直後に一度測定し、次いでＰＶＣチューブの表面の白いマーキングのランダムな部分で測定を繰返した。スペクトルはディスケットに保存した。試料セットについての分析は統計コンピュータプログラムとＭＢ用のアルゴリズムで行った。独立した試料セットは較正式の確認（グラフでは予測とよばれる）のために取っておいた。他の干渉物がある場合のＭＢの較正方程式は、必要ならば本発明の方法により展開できることが理解される。
図10はＭＢの較正から作成されたデータの線形回帰適合性をグラフ化したものである。このデータに基づいて作ったＭＢ用アルゴリズムは下記の通り：
μg/dL ＭＢ＝5603.5（677nm）＋26721.43（953nm）＋449.2
ここで（Znm）は特定波長で測定された吸光度の一次導関数である。
図11から16は、較正のプロセスに使用しなかった５つの検体の予測分析濃度の線形回帰適合性をグラフ化したものである。その内の２つは、異なる２つの較正アルゴリズムに基づくＩＬのものである。
上記で得られた結果の予測性能から、同じ干渉体に対する異なるが類似したアルゴリズムによって異なる波長群を用いて各干渉体ごとに複数のアルゴリズムを作成することができるということは当業者には容易に理解できよう。
以上、本発明を特定の実施例を参照にして説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変更ができるということは当業者には理解できよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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