專利名稱：檢測光學測量試管的污染物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測用于確定血紅蛋白衍生物的分光光度計、優(yōu)選地量氧 計的光學測量試管的污染物的方法，在該測量試管中除了執(zhí)行至少一個用于獲得試樣譜 I(λ)的試樣測量之外還執(zhí)行至少一個利用參考液體進行參考測量來獲得參考譜Ιο(λ)。
背景技術：
分光光度計或光譜儀通常是用于表示譜的裝置并且提供了記下和分析光譜的可 能性。光譜儀尤其是在化學和醫(yī)學分析學中被廣泛地采用，以便能夠基于其譜特性來確定 液體的組成部分。為此所采用的光譜儀常常根據(jù)多色儀原理來工作，即在該方法中，入射的 光首先在通過在測量試管中存在的試樣液體之后才借助多色儀被分離成其譜組成部分，這 些譜組成部分因此同時可以被成像到檢測器陣列上。由此，整個譜可以同時(simultan)被 記錄(光學多通道分析儀(0ΜΑ，OpticalMultichannel Analyzer)或者多通道光譜儀(MCS， Multi ChannelSpectrometer)) 0現(xiàn)代多通道光譜儀可以將完整的譜非常迅速地遞交給分 析電子裝置。光譜儀的典型采用領域例如是分析確定血液中的血紅蛋白衍生物、即所謂的 CO-測氧法。這種光譜測定法模塊的例子是用于確定膽紅素(Bili)、總血紅蛋白(tHb)和 血紅蛋白衍生物、即氧合血紅蛋白(02Hb)、還原血紅蛋白(HHb)、碳氧血紅蛋白(COHb)和 高鐵血紅蛋白(MetHb)的cobas b 221的COOX模塊(德國羅氏診斷產(chǎn)品有限公司(Roche Diagnostics GmbH))。血紅蛋白衍生物和膽紅素在這種情況下以分光光度測定法方式基于 蘭伯特-比爾(Lambert-Beer)定律(參見等式(1))來確定。CO測氧模塊的光學系統(tǒng)基本 上包含鹵素燈、裂縫、帶有測量試管的試管保持器以及多色儀和檢測單元。鹵素燈的光借助 光導體被轉(zhuǎn)向試管保持器。在測量試管中，光部分地被試樣吸收，部分透過。吸收對于試樣 的成分而言是特有的。通過另一光導體，透過的光被引導至多色儀，在那里該光被分離成其 譜組成部分并且被成像在光敏感的接收器(CCD傳感器)的表面上。根據(jù)由此得到的電信 號計算吸收并且最終計算血紅蛋白衍生物的濃度。為了在工作中實現(xiàn)高可靠性，多色儀利 用所安裝的譜光源來校準。如上面已提及的那樣，血紅蛋白衍生物的濃度計算基于在多個波長的情況下所測 量的各個組分的總吸收Αλ = log(I0A/IA) =Σ EiX*Ci*d (1)其中適用λ 波長i第i個單個組分A 吸收I0參考強度用水或者空氣填充的試管的所透過的光的強度I試樣強度用測量液體(例如血液)填充的試管的所透過的光的強度ε消光系數(shù)C 濃度
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d層厚度(試管的內(nèi)直徑)不僅測量液體而且參考液體或者參考介質(zhì)(例如非吸收性的液體)在時間上錯列 地在相同的試管中被測定；即在兩個測量點之間必須清洗試管并且接著填充以參考液體。 當前測量方法的缺點恰好在于如果試樣或測量液體沒有完全從試管洗掉或者隨著時間 (在分別具有一個試樣測量和至少一個參考測量的多個測量周期之后)在測量試管中形成 了光學上干擾的層，則仍然不知道這一點。通過這種污染附加地吸收了參考測量的光，即Itl 不再對應于純的參考譜(激發(fā)光源的譜，由于光學系統(tǒng)(例如濾光器)的譜效應以及通過 未受污染的填充以參考溶液的試管的特有的吸收可能地疊加)，而是附加地與污染物的吸 收疊加。如果仍然不知道該錯誤，則錯誤地計算試樣的吸收A，這不可避免地導致錯誤的濃 度值。在本上下文中，由EP 0 210 417 Bl公知了一種用于以分光光度法方式確定整個 血液中的多個血紅蛋白衍生物的濃度，其中由血樣引起的渾濁度被考慮。血樣被施加有數(shù) 目為η的單個波長，所述數(shù)目η至少等于要確定的血紅蛋白衍生物的數(shù)目加一，其中濃度的 確定基于各個波長情況下的吸收值通過使用多組預先確定的系數(shù)來進行，所述多組預先 確定的系數(shù)表示各個血紅蛋白衍生物在每個波長的情況下的吸收特征和至少一個渾濁組 分在每個波長的情況下的吸收特征。血紅蛋白衍生物的濃度接著基于使用ηΧη矩陣的方 程組來計算，其中由整個血液引起的渾濁度在數(shù)學上如血紅蛋白衍生物的要計算的濃度之 一那樣被處理。然而，將該方法應用于測量試管中的光學上干擾的層上(例如前述血樣的 沉積物)是不值得做的，因為得到的濃度值可能不同于當前試樣測量的測量值。此外，在其它技術領域中也公知用于監(jiān)控不同液體的污染物狀態(tài)的方法和裝置， 所述方法和裝置例如在DE 103 05 093 Al中進行了描述。此處，介紹了一種用于確定或監(jiān) 控液體中的污染物狀態(tài)的方法，其中使用了白光LED和至少一個發(fā)射紅外或紫外輻射的注 入發(fā)光二極管。該方法利用白色LED的發(fā)射光譜的修改，其中利用了峰值波長的變化、注入 發(fā)光的峰值與光致發(fā)光的峰值的比、選擇性的吸收、對熒光的激發(fā)、峰值波長的強度和整個 發(fā)射以及數(shù)據(jù)與修改過的譜的比較，其借助光纖的緊湊型光譜儀來記錄。該方法的缺點在 于以下事實需要附加的光源并且該方法不能應用于傳統(tǒng)的無自適應的譜光譜儀上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是，提供一種用于檢測分光光度計的光學測量試管的污染物的方 法，該方法允許在沒有設備方面的或測量技術上的額外花費的情況下說明參考測量的品質(zhì) (正確性)，以便在有缺陷的參考測量的情況下能夠迅速并且必要時自動地引入進一步的 措施。根據(jù)本發(fā)明，該任務通過如下方式來解決參考譜Ic^ λ)與已知的與測量試管相 關聯(lián)的目標譜Icist5ll(X)進行比較，其中獲得比較參數(shù)，以及根據(jù)比較參數(shù)的預先給定的閾 值自動地判定是否存在測量試管的污染。目標譜IcistjllU)可以通過測量已知的未受污染的用參考液體或者用氣體(例如 用環(huán)境空氣)填充的測量試管來確定。這例如接著當新的測量試管第一次被插入分光光度 計中時可以被執(zhí)行。在這種情況下，首先確定空氣填充的測量試管的譜并且在隨后的步驟 中確定用參考液體填充的測量試管的譜。
優(yōu)選地，目標譜Icistjll(A)根據(jù)未使用的、新插入分光光度計中的用參考液體填充 的測量試管的首次測量來獲得。目標譜也可以在工廠在制造測量試管時進行檢測，并且以電子形式(例如作為計 算機芯片)被固定在測量試管上并且通過分光光度計自動地輸入。目標譜IcistjllU)可以根據(jù)多個光學測量試管的多個單個測量被平均。根據(jù)本發(fā)明，作為參考液體使用分光光度計的功能液體，優(yōu)選地使用清洗液，所述 功能液體在為了檢測污染物所考慮的譜范圍中基本不具有吸收。在存在測量試管的污染物時，優(yōu)選地在定量地評估污染物之后根據(jù)本發(fā)明(優(yōu)選 自動地)引入以下措施中的至少一個·重復測量試管的洗滌步驟；·附加的洗滌功能，必要時利用特定的洗滌溶液和偏離標準周期的洗滌周期；·在分光光度計上輸出錯誤消息；·根據(jù)所確定的由于污染物造成的錯誤吸收而校正所輸出的測量值；·請求維修技術員；·阻塞分光光度計用于進一步測量；·輸出諸如更換測量試管或者試管單元之類的推薦。根據(jù)本發(fā)明的方法主要是適合于使用可重復使用的試管或者流通試管的情況，在 這些可重復使用的試管或者流通試管中在時間上相繼地執(zhí)行多個測量(例如測量試樣溶 液，但是也測量校準溶液或者QC溶液)。


參照圖更為詳細地闡述了根據(jù)本發(fā)明的方法。其中圖1示出了測量試管在450nm到700nm之間的波長范圍λ中的多個參考譜 Ι。(λ )，其中在縱坐標上繪制強度I并且借助稀釋因子X(10至10000)的血樣來模擬污染 程度1/χ ；圖2示出了相對于根據(jù)圖1的譜所確定的、在450nm到700nm之間的波長范圍λ 中的、針對相應的污染程度(0、1/10至1/10000)的剩余/錯誤吸收Α;圖3示出了在1/5000的污染的情況下通過互相關進行信號改善的例子；圖4示出了對互相關的評估的例子；圖5和圖6示出了模擬測量的結果；圖7示出了血紅蛋白衍生物HHb、02Hb、COHb和MetHb或質(zhì)控液的色素Dl至D3的 特征峰值(吸收峰值)；圖8示出了借助吸收曲線的一階導數(shù)將模式曲線(Musterkurve)(模板 (Template))從所測量的吸收曲線中切除；以及圖9以三維圖示出了互相關的結果；圖10以流程圖形式示出了模式識別的方法的示意圖。
具體實施例方式a)根據(jù)參考譜的曲線變化來評估污染物
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)第一變形方案，所測量的參考譜ItlU)的譜曲線變化與目標譜 I0s0Ii ( λ )的譜曲線變化可被比較，并且優(yōu)選地通過對譜曲線變化進行標準化來獲得比較參 數(shù)。例如，比較參數(shù)可以通過對譜曲線變化進行求差或者求商來獲得。從圖1和圖2可看到的是，該方法的剩余吸收或錯誤吸收在輕微污染的情況下不 是非常敏感并且已經(jīng)在1/1000或者1/5000的污染程度的情況下出現(xiàn)測量極限。圖1中的 外部包絡曲線示出了清潔的測量試管的目標譜IcistjllU )。在本上下文中應指出的是，為了確定針對任意波長的吸收值，必須已知該測量時 刻的試樣強度I和參考量Itl,這可引起一些問題。系統(tǒng)造成的在確定Itl和I之間的時間間 隔中出現(xiàn)的變化(如激發(fā)光源的強度的漂移)導致變化的Itl值并且由此導致有錯誤的吸 收值。作為對策，為了在每個試樣測量之后確定Itl可以以精確限定的間隔執(zhí)行兩個參考 測量Itll和‘?；谶@些參考測量可以通過線性外插來逼近光強度在針對任意波長的試樣 測量時刻的實際值。為了評估譜曲線，不僅可以使用外插的、漂移校正過的值U在時刻O而且可以 使用原始值IQ1、102> ···(在時刻、、t2、...)。b)借助tHb-閾值化(Thresholding)來評估污染物根據(jù)本發(fā)明，按照另一變形方案，參考譜ItlU)類似于試樣譜Ι(λ)而遭受根據(jù) 分光光度計的預先給定的分析算法(例如在量氧計中的tHb確定)的試樣分析，其中目標 譜Ι_η(λ)被用作參考譜并且從試樣分析中獲得的測量值(例如針對各個血紅蛋白衍生 物的值或者tHb測量值)被考慮作為比較參數(shù)。結果，得到各個濃度的總和(=tHb值)。tHb值與零偏差越大，則污染物在所測 量的參考譜中的比例越大。受污染的參考譜Ic^ λ)基本上對應于強烈稀釋的試樣測量。如果利用Icinreess和參 考量Icistjll根據(jù)蘭伯特-比爾定律A= log(I0soll/I0mes) (2)來計算由于污染形成的吸收，則也可以借助回歸來計算所述由于污染形成的吸 收。這樣確定的tHb值必須在閾值(threshold)之下，以便釋放用于測量的試管，否則自動 地引入其它前面描述的措施。有利地，在該方法變形方案中可以動用已經(jīng)存在的計算例程。c)借助模式識別來評估污染物本發(fā)明的特別有利的變形方案規(guī)定選擇預先定義的模式譜IP，該模式譜Ip具有 一種或者多種污染物的至少一個典型的吸收峰值；由污染物引起的錯誤吸收的譜曲線根據(jù) 參考譜ItlU)相對于目標譜IcistjllU)被確定；錯誤吸收的譜曲線與所選擇的模式譜Ip借 助卷積(優(yōu)選地借助互相關)來進行比較并且由卷積獲得的曲線變化遭受加權的評估而且 由此獲得比較參數(shù)。模式識別的方法可以被劃分成五個子步驟。流程圖形式的示意圖在圖10中得到， 其中不僅描繪了標準序列(粗體)而且描繪了可選的過程(虛線)。在第一步，找到對現(xiàn)有的光學系統(tǒng)有效的曲線變化(模板)，該曲線變化(模板) 包含可能的污染物的最重要特征(吸收帶)。這可以在工廠被預先限定，直接地或者迭代地(通過求平均值)從(多個)前述測量中得到。通過模板的相對應的定義可以識別全部進 行吸收的物質(zhì)。為了進行模式識別使用默認收集的參考譜ItlU)和對于光學系統(tǒng)有效的目標譜 Ι050 ι(λ)ο λ)又可以在工廠被預先限定，或者迭代地根據(jù)前述測量結果被確定。在 步驟2，根據(jù)這兩個輸入量確定吸收。該變化過程對應于參考測量中的由于污染形成的錯 誤吸收。為了能夠評估吸收的變化過程，在第三步借助互相關將該吸收與在步驟1選擇的 模式曲線進行比較。在信號分析中，采用互相關函數(shù)用于描述兩個信號在這兩個信號之間有不同的時 移τ的情況下的相關性。適用
權利要求
一種用于檢測用于確定血紅蛋白衍生物的分光光度計、優(yōu)選地量氧計的光學測量試管的污染物的方法，在所述測量試管中除了執(zhí)行至少一個用于獲得試樣譜I(λ)的試樣測量之外還執(zhí)行至少一個利用參考液體進行的參考測量，用于獲得參考譜IO(λ)，其特征在于，參考譜IO(λ)與已知的與所述測量試管相關聯(lián)的目標譜IOsoll(λ)相比較，其中獲得比較參數(shù)，以及根據(jù)比較參數(shù)的預先給定的閾值自動地判定是否存在測量試管的污染。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，目標譜I^n(入)通過測量已知的未受污 染的、用參考液體填充的測量試管來確定。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，目標譜I^nU)根據(jù)未使用的、新插 入分光光度計中的、用參考液體填充的測量試管的首次測量來獲得。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，目標譜Ite。nU)根據(jù)多個單個 測量來平均。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，分光光度計的在用于檢測污染物 的譜范圍中基本上不吸收的功能液體、優(yōu)選地清潔液被用作參考液體。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所測量的參考譜kU)的譜曲 線變化與目標譜I^n ( A )的譜曲線變化被比較并且優(yōu)選地通過使譜曲線變化標準化來獲 得比較參數(shù)。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，比較參數(shù)通過對譜曲線變化求差或者求 商來獲得。
8.根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，參考譜kU)類似于試樣譜 1(A)遭受根據(jù)分光光度計的預先給定的分析算法、例如量氧計中的tHb確定的試樣分析， 其中作為參考譜使用目標譜I^n ( A )并且根據(jù)試樣分析獲得的測量值、例如各個血紅蛋白 衍生物的值或者tHb測量值被考慮作為比較參數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，選擇預先限定的模式譜IP，該模 式譜IP具有一個或多個污染物的至少一個典型的吸收峰值；由污染物引起的錯誤吸收的譜 曲線根據(jù)參考譜kU)相對于目標譜I。s。nu)來確定；錯誤吸收的譜曲線與所選擇的模 式譜Ip借助卷積、優(yōu)選地借助互相關來進行比較并且根據(jù)卷積獲得的曲線變化遭受加權評 估而且由此獲得比較參數(shù)。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，僅僅曲線變化的在測量技術上感興趣的 部分區(qū)域遭受加權評估并且由此獲得比較參數(shù)。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，作為比較參數(shù)選擇在通過卷積獲得 的曲線變化之內(nèi)的最小值和最大值的位置并且由此推斷出污染的類型和程度。
12.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，作為比較參數(shù)選擇通過卷積獲得的 曲線變化下面的面積并且由此推斷出污染的類型和程度。
13.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，作為比較參數(shù)選擇通過卷積獲得的 曲線變化的所選的點之間的斜率并且由此推斷出污染的類型和程度。
14.根據(jù)權利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，在存在污染時優(yōu)選地在定量評 估污染物之后引入以下措施中的至少一個-重復對測量試管的清洗步驟；-附加的洗滌功能，必要時利用特定的洗滌溶液和與標準周期不同的洗滌周期；“向分光光度計輸出錯誤消息；-根據(jù)所確定的由于污染引起的錯誤吸收來校正所輸出的測量值； “請求維修技術人員； “阻塞分光光度計用于進一步測量； “輸出諸如更換測量試管或者試管單元的推薦。
15. 一種用于以光譜測定方式確定醫(yī)學試樣的組成部分的方法，其包括根據(jù)權利要求 1至14之一所述的用于檢測光學測量試管的污染物的方法，其特征在于，在測量試管中，在 不存在污染的情況下或者在存在要修正的污染的情況下，執(zhí)行以光譜測定方式確定醫(yī)學試 樣的組成部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測光學測量試管的污染物的方法。本發(fā)明涉及一種用于檢測用于確定血紅蛋白衍生物的分光光度計、優(yōu)選地量氧計的光學測量試管的污染物的方法，在該測量試管中，除了執(zhí)行至少一個用于獲得試樣譜I(λ)的試樣測量之外還執(zhí)行至少一個利用參考液體進行的參考測量，用于獲得參考譜I0(λ)。根據(jù)本發(fā)明，參考譜I0(λ)與已知的與測量試管相關聯(lián)的目標譜I0soll(λ)相比較，其中獲得比較參數(shù)，其中根據(jù)比較參數(shù)的預先給定的閾值自動地判定是否存在測量試管的污染。
文檔編號G01N21/31GK101943656SQ201010170348
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者M·施拉明格 申請人:霍夫曼-拉羅奇有限公司