专利名称：检测光学测量试管的污染物的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测用于确定血红蛋白衍生物的分光光度计、优选地量氧 计的光学测量试管的污染物的方法，在该测量试管中除了执行至少一个用于获得试样谱 I(λ)的试样测量之外还执行至少一个利用参考液体进行参考测量来获得参考谱Ιο(λ)。
背景技术：
分光光度计或光谱仪通常是用于表示谱的装置并且提供了记下和分析光谱的可 能性。光谱仪尤其是在化学和医学分析学中被广泛地采用，以便能够基于其谱特性来确定 液体的组成部分。为此所采用的光谱仪常常根据多色仪原理来工作，即在该方法中，入射的 光首先在通过在测量试管中存在的试样液体之后才借助多色仪被分离成其谱组成部分，这 些谱组成部分因此同时可以被成像到检测器阵列上。由此，整个谱可以同时(simultan)被 记录(光学多通道分析仪(0ΜΑ，OpticalMultichannel Analyzer)或者多通道光谱仪(MCS， Multi ChannelSpectrometer)) 0现代多通道光谱仪可以将完整的谱非常迅速地递交给分 析电子装置。光谱仪的典型采用领域例如是分析确定血液中的血红蛋白衍生物、即所谓的 CO-测氧法。这种光谱测定法模块的例子是用于确定胆红素(Bili)、总血红蛋白(tHb)和 血红蛋白衍生物、即氧合血红蛋白(02Hb)、还原血红蛋白(HHb)、碳氧血红蛋白(COHb)和 高铁血红蛋白(MetHb)的cobas b 221的COOX模块(德国罗氏诊断产品有限公司(Roche Diagnostics GmbH))。血红蛋白衍生物和胆红素在这种情况下以分光光度测定法方式基于 兰伯特-比尔(Lambert-Beer)定律(参见等式(1))来确定。CO测氧模块的光学系统基本 上包含卤素灯、裂缝、带有测量试管的试管保持器以及多色仪和检测单元。卤素灯的光借助 光导体被转向试管保持器。在测量试管中，光部分地被试样吸收，部分透过。吸收对于试样 的成分而言是特有的。通过另一光导体，透过的光被引导至多色仪，在那里该光被分离成其 谱组成部分并且被成像在光敏感的接收器(CCD传感器)的表面上。根据由此得到的电信 号计算吸收并且最终计算血红蛋白衍生物的浓度。为了在工作中实现高可靠性，多色仪利 用所安装的谱光源来校准。如上面已提及的那样，血红蛋白衍生物的浓度计算基于在多个波长的情况下所测 量的各个组分的总吸收Αλ = log(I0A/IA) =Σ EiX*Ci*d (1)其中适用λ 波长i第i个单个组分A 吸收I0参考强度用水或者空气填充的试管的所透过的光的强度I试样强度用测量液体(例如血液)填充的试管的所透过的光的强度ε消光系数C 浓度
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d层厚度(试管的内直径)不仅测量液体而且参考液体或者参考介质(例如非吸收性的液体)在时间上错列 地在相同的试管中被测定；即在两个测量点之间必须清洗试管并且接着填充以参考液体。 当前测量方法的缺点恰好在于如果试样或测量液体没有完全从试管洗掉或者随着时间 (在分别具有一个试样测量和至少一个参考测量的多个测量周期之后)在测量试管中形成 了光学上干扰的层，则仍然不知道这一点。通过这种污染附加地吸收了参考测量的光，即Itl 不再对应于纯的参考谱(激发光源的谱，由于光学系统(例如滤光器)的谱效应以及通过 未受污染的填充以参考溶液的试管的特有的吸收可能地叠加)，而是附加地与污染物的吸 收叠加。如果仍然不知道该错误，则错误地计算试样的吸收A，这不可避免地导致错误的浓 度值。在本上下文中，由EP 0 210 417 Bl公知了一种用于以分光光度法方式确定整个 血液中的多个血红蛋白衍生物的浓度，其中由血样引起的浑浊度被考虑。血样被施加有数 目为η的单个波长，所述数目η至少等于要确定的血红蛋白衍生物的数目加一，其中浓度的 确定基于各个波长情况下的吸收值通过使用多组预先确定的系数来进行，所述多组预先 确定的系数表示各个血红蛋白衍生物在每个波长的情况下的吸收特征和至少一个浑浊组 分在每个波长的情况下的吸收特征。血红蛋白衍生物的浓度接着基于使用ηΧη矩阵的方 程组来计算，其中由整个血液引起的浑浊度在数学上如血红蛋白衍生物的要计算的浓度之 一那样被处理。然而，将该方法应用于测量试管中的光学上干扰的层上(例如前述血样的 沉积物)是不值得做的，因为得到的浓度值可能不同于当前试样测量的测量值。此外，在其它技术领域中也公知用于监控不同液体的污染物状态的方法和装置， 所述方法和装置例如在DE 103 05 093 Al中进行了描述。此处，介绍了一种用于确定或监 控液体中的污染物状态的方法，其中使用了白光LED和至少一个发射红外或紫外辐射的注 入发光二极管。该方法利用白色LED的发射光谱的修改，其中利用了峰值波长的变化、注入 发光的峰值与光致发光的峰值的比、选择性的吸收、对荧光的激发、峰值波长的强度和整个 发射以及数据与修改过的谱的比较，其借助光纤的紧凑型光谱仪来记录。该方法的缺点在 于以下事实需要附加的光源并且该方法不能应用于传统的无自适应的谱光谱仪上。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于检测分光光度计的光学测量试管的污染物的方 法，该方法允许在没有设备方面的或测量技术上的额外花费的情况下说明参考测量的品质 (正确性)，以便在有缺陷的参考测量的情况下能够迅速并且必要时自动地引入进一步的 措施。根据本发明，该任务通过如下方式来解决参考谱Ic^ λ)与已知的与测量试管相 关联的目标谱Icist5ll(X)进行比较，其中获得比较参数，以及根据比较参数的预先给定的阈 值自动地判定是否存在测量试管的污染。目标谱IcistjllU)可以通过测量已知的未受污染的用参考液体或者用气体(例如 用环境空气)填充的测量试管来确定。这例如接着当新的测量试管第一次被插入分光光度 计中时可以被执行。在这种情况下，首先确定空气填充的测量试管的谱并且在随后的步骤 中确定用参考液体填充的测量试管的谱。
优选地，目标谱Icistjll(A)根据未使用的、新插入分光光度计中的用参考液体填充 的测量试管的首次测量来获得。目标谱也可以在工厂在制造测量试管时进行检测，并且以电子形式(例如作为计 算机芯片)被固定在测量试管上并且通过分光光度计自动地输入。目标谱IcistjllU)可以根据多个光学测量试管的多个单个测量被平均。根据本发明，作为参考液体使用分光光度计的功能液体，优选地使用清洗液，所述 功能液体在为了检测污染物所考虑的谱范围中基本不具有吸收。在存在测量试管的污染物时，优选地在定量地评估污染物之后根据本发明(优选 自动地)引入以下措施中的至少一个·重复测量试管的洗涤步骤；·附加的洗涤功能，必要时利用特定的洗涤溶液和偏离标准周期的洗涤周期；·在分光光度计上输出错误消息；·根据所确定的由于污染物造成的错误吸收而校正所输出的测量值；·请求维修技术员；·阻塞分光光度计用于进一步测量；·输出诸如更换测量试管或者试管单元之类的推荐。根据本发明的方法主要是适合于使用可重复使用的试管或者流通试管的情况，在 这些可重复使用的试管或者流通试管中在时间上相继地执行多个测量(例如测量试样溶 液，但是也测量校准溶液或者QC溶液)。
参照图更为详细地阐述了根据本发明的方法。其中图1示出了测量试管在450nm到700nm之间的波长范围λ中的多个参考谱 Ι。(λ )，其中在纵坐标上绘制强度I并且借助稀释因子X(10至10000)的血样来模拟污染 程度1/χ ；图2示出了相对于根据图1的谱所确定的、在450nm到700nm之间的波长范围λ 中的、针对相应的污染程度(0、1/10至1/10000)的剩余/错误吸收Α;图3示出了在1/5000的污染的情况下通过互相关进行信号改善的例子；图4示出了对互相关的评估的例子；图5和图6示出了模拟测量的结果；图7示出了血红蛋白衍生物HHb、02Hb、COHb和MetHb或质控液的色素Dl至D3的 特征峰值(吸收峰值)；图8示出了借助吸收曲线的一阶导数将模式曲线(Musterkurve)(模板 (Template))从所测量的吸收曲线中切除；以及图9以三维图示出了互相关的结果；图10以流程图形式示出了模式识别的方法的示意图。
具体实施例方式a)根据参考谱的曲线变化来评估污染物
根据本发明，根据第一变形方案，所测量的参考谱ItlU)的谱曲线变化与目标谱 I0s0Ii ( λ )的谱曲线变化可被比较，并且优选地通过对谱曲线变化进行标准化来获得比较参 数。例如，比较参数可以通过对谱曲线变化进行求差或者求商来获得。从图1和图2可看到的是，该方法的剩余吸收或错误吸收在轻微污染的情况下不 是非常敏感并且已经在1/1000或者1/5000的污染程度的情况下出现测量极限。图1中的 外部包络曲线示出了清洁的测量试管的目标谱IcistjllU )。在本上下文中应指出的是，为了确定针对任意波长的吸收值，必须已知该测量时 刻的试样强度I和参考量Itl,这可引起一些问题。系统造成的在确定Itl和I之间的时间间 隔中出现的变化(如激发光源的强度的漂移)导致变化的Itl值并且由此导致有错误的吸 收值。作为对策，为了在每个试样测量之后确定Itl可以以精确限定的间隔执行两个参考 测量Itll和‘。基于这些参考测量可以通过线性外插来逼近光强度在针对任意波长的试样 测量时刻的实际值。为了评估谱曲线，不仅可以使用外插的、漂移校正过的值U在时刻O而且可以 使用原始值IQ1、102> ···(在时刻、、t2、...)。b)借助tHb-阈值化(Thresholding)来评估污染物根据本发明，按照另一变形方案，参考谱ItlU)类似于试样谱Ι(λ)而遭受根据 分光光度计的预先给定的分析算法(例如在量氧计中的tHb确定)的试样分析，其中目标 谱Ι_η(λ)被用作参考谱并且从试样分析中获得的测量值(例如针对各个血红蛋白衍生 物的值或者tHb测量值)被考虑作为比较参数。结果，得到各个浓度的总和(=tHb值)。tHb值与零偏差越大，则污染物在所测 量的参考谱中的比例越大。受污染的参考谱Ic^ λ)基本上对应于强烈稀释的试样测量。如果利用Icinreess和参 考量Icistjll根据兰伯特-比尔定律A= log(I0soll/I0mes) (2)来计算由于污染形成的吸收，则也可以借助回归来计算所述由于污染形成的吸 收。这样确定的tHb值必须在阈值(threshold)之下，以便释放用于测量的试管，否则自动 地引入其它前面描述的措施。有利地，在该方法变形方案中可以动用已经存在的计算例程。c)借助模式识别来评估污染物本发明的特别有利的变形方案规定选择预先定义的模式谱IP，该模式谱Ip具有 一种或者多种污染物的至少一个典型的吸收峰值；由污染物引起的错误吸收的谱曲线根据 参考谱ItlU)相对于目标谱IcistjllU)被确定；错误吸收的谱曲线与所选择的模式谱Ip借 助卷积(优选地借助互相关)来进行比较并且由卷积获得的曲线变化遭受加权的评估而且 由此获得比较参数。模式识别的方法可以被划分成五个子步骤。流程图形式的示意图在图10中得到， 其中不仅描绘了标准序列(粗体)而且描绘了可选的过程(虚线)。在第一步，找到对现有的光学系统有效的曲线变化(模板)，该曲线变化(模板) 包含可能的污染物的最重要特征(吸收带)。这可以在工厂被预先限定，直接地或者迭代地(通过求平均值)从(多个)前述测量中得到。通过模板的相对应的定义可以识别全部进 行吸收的物质。为了进行模式识别使用默认收集的参考谱ItlU)和对于光学系统有效的目标谱 Ι050 ι(λ)ο λ)又可以在工厂被预先限定，或者迭代地根据前述测量结果被确定。在 步骤2，根据这两个输入量确定吸收。该变化过程对应于参考测量中的由于污染形成的错 误吸收。为了能够评估吸收的变化过程，在第三步借助互相关将该吸收与在步骤1选择的 模式曲线进行比较。在信号分析中，采用互相关函数用于描述两个信号在这两个信号之间有不同的时 移τ的情况下的相关性。适用
权利要求
一种用于检测用于确定血红蛋白衍生物的分光光度计、优选地量氧计的光学测量试管的污染物的方法，在所述测量试管中除了执行至少一个用于获得试样谱I(λ)的试样测量之外还执行至少一个利用参考液体进行的参考测量，用于获得参考谱IO(λ)，其特征在于，参考谱IO(λ)与已知的与所述测量试管相关联的目标谱IOsoll(λ)相比较，其中获得比较参数，以及根据比较参数的预先给定的阈值自动地判定是否存在测量试管的污染。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，目标谱I^n(入)通过测量已知的未受污 染的、用参考液体填充的测量试管来确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，目标谱I^nU)根据未使用的、新插 入分光光度计中的、用参考液体填充的测量试管的首次测量来获得。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，目标谱Ite。nU)根据多个单个 测量来平均。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，分光光度计的在用于检测污染物 的谱范围中基本上不吸收的功能液体、优选地清洁液被用作参考液体。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所测量的参考谱kU)的谱曲 线变化与目标谱I^n ( A )的谱曲线变化被比较并且优选地通过使谱曲线变化标准化来获 得比较参数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，比较参数通过对谱曲线变化求差或者求 商来获得。
8.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，参考谱kU)类似于试样谱 1(A)遭受根据分光光度计的预先给定的分析算法、例如量氧计中的tHb确定的试样分析， 其中作为参考谱使用目标谱I^n ( A )并且根据试样分析获得的测量值、例如各个血红蛋白 衍生物的值或者tHb测量值被考虑作为比较参数。
9.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，选择预先限定的模式谱IP，该模 式谱IP具有一个或多个污染物的至少一个典型的吸收峰值；由污染物引起的错误吸收的谱 曲线根据参考谱kU)相对于目标谱I。s。nu)来确定；错误吸收的谱曲线与所选择的模 式谱Ip借助卷积、优选地借助互相关来进行比较并且根据卷积获得的曲线变化遭受加权评 估而且由此获得比较参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，仅仅曲线变化的在测量技术上感兴趣的 部分区域遭受加权评估并且由此获得比较参数。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，作为比较参数选择在通过卷积获得 的曲线变化之内的最小值和最大值的位置并且由此推断出污染的类型和程度。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，作为比较参数选择通过卷积获得的 曲线变化下面的面积并且由此推断出污染的类型和程度。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，作为比较参数选择通过卷积获得的 曲线变化的所选的点之间的斜率并且由此推断出污染的类型和程度。
14.根据权利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，在存在污染时优选地在定量评 估污染物之后引入以下措施中的至少一个-重复对测量试管的清洗步骤；-附加的洗涤功能，必要时利用特定的洗涤溶液和与标准周期不同的洗涤周期；“向分光光度计输出错误消息；-根据所确定的由于污染引起的错误吸收来校正所输出的测量值； “请求维修技术人员； “阻塞分光光度计用于进一步测量； “输出诸如更换测量试管或者试管单元的推荐。
15. 一种用于以光谱测定方式确定医学试样的组成部分的方法，其包括根据权利要求 1至14之一所述的用于检测光学测量试管的污染物的方法，其特征在于，在测量试管中，在 不存在污染的情况下或者在存在要修正的污染的情况下，执行以光谱测定方式确定医学试 样的组成部分。
全文摘要
本发明涉及检测光学测量试管的污染物的方法。本发明涉及一种用于检测用于确定血红蛋白衍生物的分光光度计、优选地量氧计的光学测量试管的污染物的方法，在该测量试管中，除了执行至少一个用于获得试样谱I(λ)的试样测量之外还执行至少一个利用参考液体进行的参考测量，用于获得参考谱I0(λ)。根据本发明，参考谱I0(λ)与已知的与测量试管相关联的目标谱I0soll(λ)相比较，其中获得比较参数，其中根据比较参数的预先给定的阈值自动地判定是否存在测量试管的污染。
文档编号G01N21/31GK101943656SQ201010170348
公开日2011年1月12日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者M·施拉明格 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司