JPH08210973A - 液体の成分分析装置及び分析方法 - Google Patents

液体の成分分析装置及び分析方法

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JPH08210973A
JPH08210973A JP7256640A JP25664095A JPH08210973A JP H08210973 A JPH08210973 A JP H08210973A JP 7256640 A JP7256640 A JP 7256640A JP 25664095 A JP25664095 A JP 25664095A JP H08210973 A JPH08210973 A JP H08210973A
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container
electromagnetic radiation
analyzing
component
chamber
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Don S Goldman
エス． ゴールドマン ドン
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Optical Solutions Inc
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Optical Solutions Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性透明容器内に充填された液体の成分を
分析するにあたり、内部の成分に何んら影響を及ぼすこ
となく容易に分析できる装置及び方法を提供することに
ある。 【解決手段】 本発明に係る液体の成分分析装置は、特
に可撓性透明容器(14)内に充填された非経口栄養剤を分
析するものである。スペーサ（22, 24）の採用により、
容器の室部(16)を横切る光路が決定される。また、この
スペーサは選定された波長の電磁放射線用の通路（48,
50）を有している。電磁放射線源(46)により、容器の室
部内へ放射線が放射され、また、容器を通過した放射線
あるいは容器内の成分により反射された放射線を分析す
る検出手段(66)に放射線が導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器内の液体成分
を非接触で分析する新規で且つ有効な装置及び方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】液状混合物は、様々な目的で容器に入れ
られる。例えば、静脈注射用投与の源である完全非経口
栄養剤（ＴＰＮ）の使用は、透明または半透明の可撓性
を呈する容器に保存される。ＴＰＮ混合物は、静脈注射
などの適切なコンテナ（Ｉ．Ｖ．容器）に３つまたはそ
れ以上のＴＰＮ混合物を入れて自動的にこれらの混合物
を混ぜる商業ベースで入手可能な調合器を使用して、薬
局において通常混合される。容器の静脈注射による使用
は、通常、病院や医療設備において最近生じている。混
合物の多くは、７０％のぶどう糖注入液（米国薬局方：
Ｕ．Ｓ．Ｐ．）、１０％のトラバソル（Travasol）（ア
ミノ酸）注入液、内脂質（Intralipid）２０％脂肪乳濁
液、無菌水、及びその他の成分を含む。
【０００３】近年、カラーコード化などの方法が、調合
及び混合プロセス中の間違いを防止するために行われて
いる。Ｉ．Ｖ．容器につながれた異なるチューブは、異
なる色のコネクタを有し、かかるコネクタの色は、調合
器の特別な混合状態の色に相当している。例えば、調合
器の赤いインジケータの１００ミリリットルに亘る設定
は、赤いコネクタを有するチューブラインに接続された
開始ボトルから１００ミリリットルを入れるものであ
る。しかしながら、適切な化合物が最初に赤いチューブ
ラインに接続されたという保証は無い。その結果、ぶど
う糖溶液のボトルと水のボトルとの間のチューブの間違
った接続によって、糖に対する耐性の無い患者にとって
は死などの悲惨な結果をもたらす場合もある。
【０００４】ＴＰＮ混合物の多くは透明な液体である。
換言すれば、水、アミノ酸注入液、ぶどう糖注入液、及
び電解質は、視覚による識別を妨げる透き通った液体で
ある。さらに、ＴＰＮ混合物の確認を非破壊且つ迅速に
行って、汚染を最小限とし且つ分析時間を最小とするこ
とが望ましい。ローズ（Rose）らによる「赤外分析器４
００を使用した非経口生産物の近赤外多成分分析」と題
された文献は、近赤外領域の散漫反射率を使用して、３
０％ディアトリゾエートメグルミン（diatrizoate megl
umine ）注入溶液におけるメグルミンとメグルミンディ
アトリゾエートとを調査した。利用可能な１９の波長フ
ィルタからの３または４つの波長フィルタの最良の組合
せが、多重回帰統計法を使用して選択される。特殊な波
長は確認されない。
【０００５】カーネ（Cane）等による「内脂質の吸光度
の分光光度計による吸光度」と題された文献は、５０５
ｎｍと６２６．６ｎｍとの間の６膣の可視光線で２．５
ｍｇ／ｍｌから４０ｍｇ／ｍｌまでの濃度において水中
の内脂質に対する目盛りを発現せしめる。内脂質は、オ
キシヘモグロビン、カルボキシヘモグロビン、及びトー
タルヘモグロビンの分光光度計による分析を妨げる。
【０００６】ダスグプタ（Das Gupta ）等による「非経
口生産物におけるプロカイン塩化水素の量的測定の方
法」と題された文献は、分光測光の紫外線領域における
較正を表す。特に、ダスグプタの基準は、０−２０μｇ
／ｍｌの濃度範囲においてプロカイン塩化水素のバッフ
ァ溶液のために２２８ｎｍでの目盛りを得ている。イサ
クソン（Isaksson）らによる「プラスチックに包まれた
均質肉における蛋白質、脂肪、及び水の非破壊ＮＩＲ及
びＮＩＴ測定」と題された文献は、プラスチックコーテ
ィングに拘らず肉のサンプルの散漫反射率による蛋白質
のＮＩＲ測定を記載している。サンプルは、肉をプラス
チックラミネートで覆う前にゴム製のカップに配置され
る。
【０００７】米国特許第４，８００，２７９号及び第
５，００２，３９７号は、サンプルの物理的特性の可視
光及び近赤外線評価用の方法及び装置を開示する。米国
特許第４，８７２，８６８号は、試薬のテストストリッ
プなどを差し込むことのできる封筒を形成する収集容器
の分析器を示す。米国特許第３，８５７，４８５号及び
第３，９２４，１２８号は、液体シンチレーション分光
計によりサンプルコンテナを分析する方法を教示し、か
かる分光計は、光透過封止手段を使用して、光電子増倍
管への周囲の光の入射や光電子増倍管からの光の漏れを
防止するものである。
【０００８】米国特許第５，２３９，８６０号は、光源
への電流を迅速に切り替えることによって生成される波
長での電磁放射と所定光路とを使用して、透明なテフロ
ンチューブにおけるアルコール及びガソリン燃料混合物
を連続的に測定するセンサを開示する。熱電対検出器
は、流れるガソリン・アルコール混合物を透過する光に
よる温度の上昇を検出するために使用される。
【０００９】非経口栄養剤などの半透明、透明、準透明
プラスチック容器内の溶液を非破壊で量及び質を確認す
る装置及び方法は、化学分析の分野における著しい進歩
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、非経口栄養剤
を同定する新規且つ有効な装置及び方法を提供する。本
発明の装置は、可撓性を呈する透明または半透明な容器
を支持し且つ容器の室部を横切る光路を決定するスペー
サ手段を使用する。スペーサ手段は、電磁放射の通路を
含む。スペーサ手段は、硬い素子やフェンスの１対とフ
ェンス間の距離を調節する機構とを含む。フェンスは、
容器が垂直方向に移動しないように支持し、さらにフェ
ンス間の正確に決められた寸法に容器を圧縮する力を作
用させることができる。かかる寸法は、特定の光路に相
当し、かかる光路は、容器の壁部のみ、または容器の壁
部と液体の成分で充填された容器とを含んでいる。
【００１１】電磁放射源は、スペーサの通路を経て容器
の壁部に電磁放射を指向せしめる。電磁放射源は、コヒ
ーレント光、紫外線放射、ｘ線、赤外放射、タングステ
ン光源などの広帯域の放射を生成する。検出手段は、ス
ペーサの通路を経由し且つ容器の室部の寸法に相当する
所定の光路に沿って通過する電磁放射を分析する本発明
において使用される。光路が完全に容器を横切る場合、
検出器は、容器を透過してきた光を受光する。または、
検出器が容器に対して電磁放射源と同一面側に配置され
て、散漫反射により容器の中身と相互作用した光を受光
する。さらに、検出器は、散漫反射による、または散漫
トランスフレクタンス（transflectance）による光、す
なわち、光が容器を通過して容器において検出器とは反
対側に配置された散漫反射器やミラーによって反射され
て容器を通過する光を受光する。近赤外線放射は、特に
可撓性を呈するＩ．Ｖ．容器における非経口栄養剤の検
出に有効である。さらに、波長の連続体よりも特定の波
長が、簡単且つ安価な機器の使用を可能とする分析に対
して調査用の放射として使用される。なお、かかる機器
は、複数のディスクリートな検出器からなり、検出器の
各々は狭帯域のフィルタによってカバーされている。光
ファイバが、Ｉ．Ｖ．容器に対して光を伝送しさらに容
器からの光を受け取るために使用される。数学的モデル
が、Ｉ．Ｖ．容器内の成分の量及び質を正確に且つ迅速
に検出するために使用される。
【００１２】本発明の装置の他の適用は、強度に対する
自己照合装置を製造することである。特に、透過率の測
定は、室部をなくし且つ液状の成分を排出するために潰
されて容器のみで行われ、次に特定成分で充填された容
器の決められた光路に沿って行われる。サンプルの吸光
度は、ビーアー（Beer）の法則により正確に測定され
る。化学濃度は、異なる２つの光路長を使用するスペク
トル測定から得られる吸光度の差に直接関係している。
この方法は、汚染による分光器の測定問題、サンプルを
保持する分光器の窓の変化、内部光学部品や電磁放射源
などの温度変化による機器の問題を最小にしたり、また
はかかる問題を除去する。
【００１３】液体の成分を分析する新規且つ有効な装置
が開示される。本発明の目的は、容器を未開封で可撓性
を呈する透明または半透明のコンテナ内の液状成分を分
析する装置及び方法を提供することである。本発明の他
の目的は、可撓性を有する透明または半透明のコンテナ
内の液体の成分を分析して医療施設にて患者を治療する
際のかかる成分の誤用を防止する方法及び装置を提供す
ることである。
【００１４】本発明のさらなる目的は、透明または半透
明のプラスチックコンテナにみられる液体の成分を、か
かる成分の量のみならず質をも正確に分析する方法及び
装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、
透明または半透明の可撓性を有する容器にみられる成分
を分析し、かかる成分は静脈注射用投与のために使用さ
れる非経口または腸溶性栄養剤からなる方法及び装置を
提供することである。
【００１５】本発明のさらなる目的は、半透明で可撓性
を呈する容器にみられる液体の成分を分析し、容器のみ
との相互作用と容器及び容器内部の成分の相互作用との
後の放射源からの光を検出する方法及び装置を提供する
ことである。本発明の別の目的は、透過法または散漫反
射法の一方を使用して可撓性を呈する容器内の液体の成
分を分析する方法及び装置を提供することである。
【００１６】
【実施例】本発明のより良い理解のために、図面に基づ
き好ましい実施例の詳細な説明を行う。本発明の様々な
概念は、本発明の好ましい実施例の詳細な記載から発展
する。かかる実施例は、添付図面に基づいて説明され
る。
【００１７】発明全体が参照符号１０により示される。
装置１０が、複数の実施例を含むものとして図面に示さ
れている。図１を参照すると、装置１０Ａが示され、装
置１０Ａにおいて、スペーサ手段１２が設けられて、可
撓性を呈する透明または準透明な容器１４を所定位置に
支持している。本発明において、「半透明」という言葉
は、透明、準透明、または不透明でない容器を示すため
に使用される。容器１４は、液体１８の成分を保持する
ことのできるチャンバ１６を室部として含む。かかる成
分１８を含む液体は、図１に部分的に示される管２０を
通過し、容器１４が充填されたとき、かかる管はクラン
プされ、または封止される。容器１４は、塩化ポリビニ
ル（ＰＶＣ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、
及び同様な部材から形成されるプラスチック製静脈注射
用容器（Ｉ．Ｖ．容器）の形をしている。しかし、他の
容器やコンテナを用いることもできる。容器１４内の液
体及び成分１８は、患者に静脈注射によって投与される
非経口または腸溶性栄養剤の混合物からなる。例えば、
かかる栄養剤は、無菌水、７０％のぶどう糖注入液（米
国薬局方）、１０％のトラバソル（Travasol）（アミノ
酸）アミノシン（Aminosyn）やフリーアミン注入液、内
脂質（Intralipid）２０％の脂肪静脈注射用乳濁液、塩
化カリウム、さらには類似した物を、個別にまたは様々
に組合せて含んでいる。
【００１８】スペーサ手段１２は、１対の素子２２，２
４を含む。かかる素子は、互いに対向して配置された硬
いフェンスとして図１及び図２に示されている。フェン
ス２２，２４は、ロッド２６，２８によって摺動自在に
支持されている。ロッド２６，２８は、図１及び図２に
想像線で示すスタンド３０，３２によって面上に支持さ
れている。ロッド２６，２８は、フェンス２２，２４の
ガイドとして機能する。ネジ山が切られたネジ３４が、
ボス３６を介してフェンス２２に固定されている。刻み
を付けた車輪及びベアリングユニット３８が、ボス３６
に対して回転できるようになっている。車輪３８の回転
によって、ネジ山が切られた接続ネジ３４も回転され
る。かかるねじ３４は、ネジ山が切られた孔４０とフェ
ンス２４を介して螺合係止される。このように、フェン
ス２２は、ロッド２６，２８に対して固定されており、
一方、フェンス２４は、ロッド２６，２８に対してソレ
ノイドなどのモータ手段や手動によって、矢印２５の方
向に移動可能である。ユニット３８は、フェンス２２，
２４の相対的な移動を測定したり、またはかかる移動を
停止せしめるように機能し、容器１４を横切る光路を測
定したり、容器１４を横切る複数の光路を逐次測定する
ように機能する。なお、フェンス２２，２４は、２枚貝
のように互いに蝶番にて取り付けられて、かかるフェン
ス間の距離を決めることもできる。
【００１９】図３を参照すると、容器１４内の成分１８
の光路（Ｏ．Ｐ．）は、フェンス２２に対するフェンス
２４の移動によって容易に調整できることが判る。Ｏ．
Ｐ．は、多くの場合１．０ｍｍから１５ｍｍまでの範囲
で変化する。例えば、空の容器１４がフェンス２２，２
４によって圧縮されて、図４に示すように、壁部２２，
２４が互いに接触してチャンバ１６を排除する。この構
成は、チャンバ１６内に媒体１８の無い状態の容器に対
する基準値を得る際には有効である。フェンス２２，２
４の内面４２，４４は、それぞれ十分な摩擦を有してフ
ェンス２２，２４の間で容器１４が滑り落ちることを防
止している。もちろん、スペーサ手段１２内で容器１４
を上方に押し上げつつ内部にとどめる懸架装置などの他
の構成を、スペーサ手段１２内での容器１４の滑り落ち
を防止するために使用することもできる。
【００２０】装置１０は、さらに電磁放射源４６を有す
る。ソース４６は、レーザ光、赤外線放射、紫外線放
射、可視放射、またはスペクトラムにみられる適宜の電
磁放射の形を採る。光線４６は、フェンス２２の通路４
８を経由して容器のチャンバ１６に到達し、容器１４の
チャンバ１６からフェンス２４の通路５０を経由して通
過する。ソース４６からの電磁放射は、フィルタ５２に
よってフィルタ処理され、次に光ファイバやファイバの
束５４によって通路４８に導かれる。部品５６によっ
て、光ファイバの束５４を出た放射はコリメートレンズ
５８に指向せしめらる。次に、電磁放射の平行光線が、
容器１４と様々な成分を含む液体１８とを通過して集光
レンズ６０に達する。部品６２は、電磁放射を光ファイ
バや光ファイバの束６４を経由して分析用の検出器６６
に指向せしめる。感度の広い検出手段６６は、適宜の分
光光度計、単一または複数の検出器、あるいは対象とな
る波長に対して適切なフィルタ処理をなす装置を含み、
例えばニューハンプシャー州、サレム（Salem ）のギャ
ラクティック産業株式会社（Galactic Industries, In
c）から入手可能なグラム３８６（Gram 386）などのソ
フトウェアを使用するコンピュータと組み合わせて使用
される。
【００２１】図５を参照すると、本発明の実施例１０Ｂ
が示されている。装置１０Ｂは、１対の互いに対向する
素子またはフェンス６８，７０を有する。実施例１０Ａ
のように、ガイド７２は、蝶番にて接続された２枚貝の
ように面上にスタンドによって保持されている１対のロ
ッドの形状を採る。フェンス６８は、ガイド７２に固定
され、フェンス７０は可動であり、フェンス６８，７０
間の距離は、ネジ７４によって、実施例１０Ａのネジ３
４と同じように設定される。フェンス６８は、様々な成
分を含む液体１８を含む容器１４の一側面側に散漫反射
器７６を含む。なお、散漫反射器は、容器１４と一体に
形成することもできる。散漫反射器７６は、白いセラミ
ック製の円盤や他の適宜の反射器の形状を採る。図示せ
ぬソース４６からの光は、外側のファイバやファイバの
束７８を通過し、様々な成分１８を有する液体を含む容
器１４から、光ファイバの束８０を通過する。かかる光
ファイバの束８０は、光ファイバの束７８と同軸中心に
形成されている。容器のチャンバ１６内の成分の分析
は、散漫反射器７６とともに、散漫反射による、散漫ト
ランスフレクタンス（diffuse transflectance）によ
る、または両方の組合せによる光ファイバ７８からの電
磁放射の相互作用によって行われる。散漫反射及び散漫
トランスフレクタンスによる分析は、液体が不確実な程
度に濁っているときに有効である。かかる散漫反射の測
定値は、フェンス６８を使用せずに光散乱部材によって
充填されたＩ．Ｖ．容器をフェンス７０に向けて押圧す
ることによって簡単に得られる。光ファイバ７８，８０
は、互いに例えば３０度の角度に配置されて、容器１４
から反射される電磁放射の反射成分を最小にしている。
【００２２】実施例１０Ａ，１０Ｂの通常の動作は、ス
ペーサ手段１２内で容器１４を支持することによって生
じる。かかるスペーサ手段１２は、実施例１０Ａの素子
２２，２４、や実施例１０Ｂのフェンス６８，７０を含
む。次に、スペーサ手段１２が調整されて、容器１４内
の所望の光路のみを決めたり、または容器１４などの複
数の容器を通過する光路を逐次決める。一般に、脂質な
どのように液体１８が完全に透明でない場合、光路は短
くする。濁った光散乱液体に対して、放射が容器１４の
入射面とは反対側の面に到達して散漫反射器やミラー７
６から反射して戻る見込みは無い。かかる場合、フェン
ス６８，７０の間隙は厳密ではない。透明な液体１８に
対しては逆が正しい。ソース４６からの電磁放射は、素
子２２，２４の通路４８，５０に指向せしめられ、また
は実施例１０Ｂのフェンス７０の通路８２を介して指向
せしめられる。液体１８の成分との相互作用の後、電磁
放射は、パーソナルコンピュータとともに適切なソフト
ウェアのプログラムによる分析用に容器１４から検出器
６６に通過せしめられる。容器１４がフェンス２２，２
４によって潰される場合、電磁放射は容器１４を通過せ
しめられて、容器１４の液体のスペクトル分析に使用さ
れる基準読み取り値を得ることができる。
【００２３】本発明の分光方法及び装置は、液体１８内
の多数の成分を測定し且つ同定することができる。非経
口栄養剤などの無色の材料は、電磁スペクトルの可視光
線（４００〜７００ｎｍ）の外側領域に特有なスペクト
ルの特徴を有する。特に、電磁スペクトルの赤外領域
（３０００〜２５，０００ｎｍ）は、化合物の特徴であ
る特殊な分子構造から誘起される特有なスペクトルの特
徴を生じる。かかる特徴は、酸素−水素（Ｏ−Ｈ）、炭
素−水素（Ｃ−Ｈ）、窒素−水素（Ｎ−Ｈ）、及び酸素
−炭素（Ｏ−Ｃ）などの結合原子の分子振動から導出さ
れる。末端のＣ−Ｈ原子団、またはＣＨ3 原子団、すな
わち基本分子振動から誘起される振動などの、異なるタ
イプの炭素−水素結合は、識別される。同様な特徴は、
複数の基本周波数（すなわち、波長よりも短い）で生
じ、故に、近赤外領域で生じる。これらは、それぞれ１
７００ｎｍ及び１１００ｎｍ近傍の炭素−水素の第１及
び第２上音などの振動上音として参照される。複数の異
なる基本振動は、合成されて、１９００ｎｍ近傍での水
分子の酸素及び水素などの、結合モードと呼ばれる短い
波長で振動吸収を生じる。故に、電磁スペクトルの多く
の領域は、有効なスペクトルデータを獲得するために使
用される。
【００２４】上述の如く、本発明の実施例を、本発明の
完全な開示を目的として詳細に説明してきたが、当業者
においては、本発明から逸脱すること無く数多くの変形
例を詳細になし得ることは明かである。本発明のさらな
る説明は次の実施例に含まれる。次に示す実施例は、本
発明の説明を目的として詳細に記載されているが、本発
明を限定するものではない。
【００２５】実施例１ 数種類の非経口栄養混合物、すなわち、水、７０％のぶ
どう糖注入液（米国薬局方）及び１０％のトラバソルア
ミノ酸注入液の近赤外スペクトルは、スペクトルの特性
を示すために個々にまたは様々に組合わされて測定され
る。かかる混合物は、光学的に透明な溶液を形成し、か
かる溶液は、１ｍｍの光路を有する溶融水晶キュベット
に入れられる。スペクトルデータは、カリフォルニア州
エルドラドヒル（El Dorado Hills ）のガイディドウエ
ーブ（Guided Wave ）株式会社によって製造される分光
光度計、モデル２００のゲルマニウム検出器で得られ
る。長さ１ｍ、コアの直径５００μのシリカクラッドの
低ＯＨ光ファイバ及びコリメートレンズの２組が、分光
光度計に接続される。コリメートレンズは、各ファイバ
の一端部とキュベットとの間に配置される。一方のファ
イバは、分光光度計内部のタングステン光源からの光を
コリメートレンズ及びキュベットを介して伝送する。第
２のコリメートレンズは、キュベットを通過した光を受
け取り、第２のファイバへと光を集束せしめる。第２の
ファイバは、光を分光光度計内のモノクロメータ及び検
出器に光を戻すべく伝送する。得られた吸光特性を図６
に示す。水は、１４００ｎｍと１５００ｎｍとの間で最
大の吸光度に到達する。残りの成分は、図６の１５００
−１８００ｎｍの領域に主たる水のピークの長波長側に
さらなる変化を生じる。
【００２６】実施例２ 静脈用投与に使用される塩化ポリビニル容器（ＩＶ容
器）は、代表的な非経口栄養剤である、無菌水、７０％
のぶどう糖注入液（米国薬局方）、及び１０％トラバソ
ルアミノ酸注入液で充填されている。これらの成分は光
学的に透明な溶液である。スペクトルデータは、図１に
示す装置を使用して、ガイディッドウエーブ株式会社製
のモデル２００の分光光度計内のゲルマニウム検出器に
よって得られる。長さ１ｍ、コアの直径５００μ、クラ
ッドがシリカからなる低ＯＨ光ファイバ及びコリメート
レンズの１対が、かかる検出器に使用されている。ＩＶ
容器は１５ｍｍの光路に圧縮される。固有特性は、放射
の電磁源の８００−１１００ｎｍの領域においてＩＶ容
器内の混合物においてカバーされない。基準分析は、空
のＩ．Ｖ．容器に対して行われる。図７は、この分析結
果を示す。
【００２７】実施例３ 実施例１及び実施例２の非経口混合物は、２０％の内脂
質静脈注射用脂肪乳濁液（Ｉ．Ｖ．脂肪乳濁液）が追加
されてＩ．Ｖ．容器に入れられる。栄養剤の最終的な混
合物は、Ｉ．Ｖ．容器の混合物の容量の最大５０％を脂
肪合成物が占める。図８は、脂肪化合物を含むＩＶ容器
の乳白色の溶液の光散乱特性に拘らず、容器の１−２ｍ
ｍの光路を光が透過することを示している。換言すれ
ば、図８に示す容器は、図７に示す光路よりも短い光路
（１．５−２ｍｍ）への容器の押圧を表している。本実
施例において、容器を通過した光の９５％は、光路の最
初の１ｍｍ（first millimeter）を介して散乱され失わ
れる。７０％のぶどう糖注入液（米国薬局方）、２０％
の内脂質静脈注射用脂肪乳濁液、１０％のトラバソル、
及び水の様々な混合物が、用いられて図８において同定
される。吸光特性は、混合物の各々に対して明らかに同
一である。かかる混合物において、水の強度の変化は、
１４５０ｎｍ近傍でピーク値をとり、１５００−１７０
０ｎｍ領域でアミノ酸及びぶどう糖による影響を受け、
１２００ｎｍ近傍の脂質からの影響は、同一である。実
施例４で後述する散漫反射スペクトルデータから示され
るように、これらの特徴は、容器の混合物の量的分析を
行うために使用することができる。
【００２８】実施例４ 図５に示す装置は、非経口栄養剤の混合物で充填され塩
化ポリビニル（ＰＶＣ）で構成されたＩ．Ｖ．容器を介
して散漫反射率・透過率の測定を扱うために使用され
る。この混合物は、２０％の内脂質静脈注射用脂肪乳濁
液、１０％のトラバソル（アミノ酸注入溶液）、７０％
のぶどう糖注入溶液、及び無菌水からなる。栄養剤は、
メモリ付のシリンダによって容量が測定されて、混合さ
れ、１リットルのＰＶＣ静脈注射用容器に配置される。
図５に示す装置は、Ｉ．Ｖ．容器部材の厚みを排除しな
がらも充填済みのＩ．Ｖ．容器の溶液を横切る約１５ｍ
ｍの光路を形成するように設置される。図１の設置ネジ
スペーサ手段１２は、特定の光路の設定に対して容器を
押圧するために用いられる。これらの混合物は全て脂質
を含み、散漫反射率測定に適した光を散乱せしめるの
で、光路に対する間隙の設定は、測定に対して厳密なも
のではない。分光光度計がもちいられる。かかる分光光
度計は、ＩｎＧａＡｓ検出器を使用し且つ実施例１で使
用される分光光度計と同様である。光源はタングステン
ランプである。光は、２０Ｗのタングステン源から、ニ
ューハンプシャー州、ノースサットン（North Sutton）
ラブスフィア株式会社（Labsphere, Inc. ）から入手で
きるホワイトスペクトラロンブロック（white Spectral
on block）の直径６ｍｍの孔を介して放射される。この
ブロックは、図５の固定フェンス７０に装着される。実
施例１に記載されたタイプの１０本のファイバの束は、
小さい金属部品に接着され、タングステン光源を含む孔
に対して３０度の角度にスペクトラロンブロックを介し
て挿入される。ファイバの束の部品の一端は、ＩＶ容器
と接触するブロックの端部と一致する。近赤外スペクト
ルは、１１００ｎｍと１６５０ｎｍとの間に集められ
る。図９は、７５：２５のトラバソル及び脂質の混合物
を除く、使用された様々な混合物が鮮明に判明した場合
に得られた結果を示し、これは、７５：２５の水及び脂
質の混合物の結果と僅かに異なっている。
【００２９】図９に示すスペクトルの違いは、主成分分
析（ＰＣＡ）の一般に使用される方法で量が定められ
る。ＰＣＡは、分析に使用される全スペクトルに対して
１つの数を割当てるパターン認識手順である。ＰＣＡ
は、スペクトル情報の最大変化を説明するデータの線形
結合を測定する際に、全サンプルの全スペクトルデータ
を分析することによって行われる。スペクトルデータの
２番目の最大変化を示す異なる線形結合が次に測定され
る。線形結合は、このようにして測定される。各線形結
合は、各波長でのデータに乗算せしめる係数を提供する
ファクタとして参照される。この乗算の結果は、加算さ
れて、スコアとして参照される１つの数を決定する。こ
のように、ファクタＩからのスコアをファクタIIからの
スコアに対してプロットすることによって、サンプルを
識別したり、同定することができる。数式において、フ
ァクタは、長さがスペクトルデータの変化のパーセンテ
ージを示す１組の直交固有ベクトルである。スコアは、
その波長での吸光度を乗算したローディング（ローディ
ングの各々は特定の波長におけるスペクトルデータに対
する係数である）として参照される、各固有ベクトルの
成分を乗算し、その積を加算することによって得られ
る。本質的に、各サンプルは、各固有ベクトルに投影さ
れ、故に、原点からの距離、すなわち全固有ベクトルの
交点が測定される。方向コサイン（direction cosines
）の計算、ファクタ分析、及びクラスタ分析を含む他
の数学的方法が、データの同定を目的として存在する。
図１０を参照すると、ＰＣＡプロットが、図９に表され
たサンプルからの散漫反射率データの最初の２つのファ
クタからのスコアを使用して示されている。表１は、図
１０の下調べにて使用される栄養剤の容量を表す。
【００３０】
【表１】
【００３１】これらの２つのファクタは、全サンプルに
おけるスペクトル変化の９７％を占め、各々は同じもの
の周囲に円を有するサンプル番号によって同定される。
７０％のぶどう糖注入液（米国薬局方）、水、及び１０
％のトラバソルアミノ酸注入液の成分は、図１０の実線
によって鮮明に識別される。２０％の内脂質脂肪乳濁物
も、１５％、２５％、５０％の内脂質を表す３本の点線
によって鮮明に示されている。トラバソル及び水の実線
は、互いに近接しているが、図１０のぶどう糖の線とは
かなり離れている。かかる関係は、水及びトラバソルが
ぶどう糖よりも互いに類似しているというスペクトルデ
ータに相当する。同一のＩＶ容器に対する測定の繰返し
は、道理にかなった再現性、すなわち図１０のサンプル
７，８とサンプル１１，１２とを示している。
【００３２】パーシャルリーストスクエア（Partial-Le
ast Squares ：ＰＬＳ）法が、図１０に示すサンプルに
対する散漫反射率法において使用される。この方法の結
果を本発明の図１１及び図１２に示す。パーシャルリー
ストスクエア（ＰＬＳ）多変数プロシージャが、スペク
トルデータから化学的または物理的特性情報を測定する
ために使用される。アンスクランブラ（UNSCRAMBLER ）
などのコンピュータプログラムがノルウェイのカモ（Ca
mo）から入手できる。スペクトラカリック（SPECTRACAL
C ）及びグラムス／３８６（GRAMS/386 ）が、ニューハ
ンプシャー州サレム（Salem ）のギャラクティック産業
株式会社（Galactic Industries, Inc.）から入手でき
る。ピルーエット（Pirouette ）が、ワシントン、レッ
ドモンド（Redmond ）のインフォメトリックス（Infome
trics ）から入手できる。グラムス／３８６は、パーソ
ナルコンピュータとともに実際の分析に使用される。Ｐ
ＬＳは、ＰＣＡの利点と、必要とされる個数のファクタ
によるデータのモデルを提供する試みとを取り込む。表
１の散漫反射率データの６個のファクタＰＬＳモデル
は、ＩＶ容器の混合物が非破壊で分析できることを強調
している。図１１及び図１２は、７０％のぶどう糖注入
液及び２０％の内脂質静脈注射用脂肪乳濁液の予測値を
示す。
【００３３】脂肪乳濁液の無いサンプルに対する図６に
示したキュベットの透過を使用する１ｍｍの光路のＰＬ
Ｓ分析も、量に関して優れた結果を生成する。５個のフ
ァクタＰＬＳモデルから混合物における７０％のぶどう
糖注入液（米国薬局方）に対する予測値が図１３に示さ
れている。サンプル設定値に対する較正の基準誤差は５
％である。図１３のＰＬＳモデルは、図６に見られるよ
うに、全サンプルからのスペクトル情報を使用してい
る。
【００３４】量の分析に対しては数波長のみからなる簡
単なシステムを使用することがしばし必要であるので、
マルチ線形回帰法（multi linear Regression Method：
ＭＬＲ）を、近赤外スペクトルから液体及び固体の物理
的性質を予測し且つ混合物を分析するために使用するこ
とができる。ＭＬＲは、図６に示す１ｍｍの透過スペク
トルに対して行われる。７０％ぶどう糖注入液（米国薬
局方）、無菌水、及び１０％のトラバソルアミノ酸注入
液に対する較正の結果を、図１４、図１５、図１６にそ
れぞれ示す。かかるデータは、１１００ｎｍから１８０
０ｎｍまでの範囲の２，３，５の波長をそれぞれ使用す
ることによって生成される。このデータを次に示す表２
に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２から判るように、１５６６ｎｍ及び１
７１６ｎｍの波長がぶどう糖に対して使用される。水及
びトラバソルに対して使用される波長も表２に示す。こ
れは、各々が狭帯域波長フィルタや複数のディスクリー
トな波長を切り替える手段を有する装置によってカバー
されている複数のディスクリート検出器を有する簡単且
つ安価なシステムを、図６に示すように混合物の成分を
量的に予測するために築くことができることを示してい
る。
【００３７】段階的な多重線形回帰プログラムも、１組
の波長を決定するために使用することができる。かかる
１組の波長は、図１の実施例１０Ａ（透過率）によって
分析され表ＩＩにて同定されたサンプルで充填されたＩ
Ｖ容器の内脂質及び７０％ぶどう糖の混合物を予測する
ために使用される。光路は、およそ１．６ｍｍの距離に
設定される。予想値に対して実測値は、図１７に示すよ
うにプロットされる。なお、完全な較正は、図１７に示
す対角線上でプロットされる。３または５の波長が、混
合物における２０％内脂質成分と７０％ぶどう糖成分に
対してそれぞれ２．１％及び３．７％の予想値の基準誤
差で完全な一致を生じるように使用される。２０％内脂
質に対して使用される３つの波長は、重要な順に１６０
６ｎｍ、１５３６ｎｍ、１５３２ｎｍである。同様に、
７０％のぶどう糖に対して使用される５つの波長は、重
要な順に１４１４ｎｍ、１６１０ｎｍ、１２１２ｎｍ、
１４２４ｎｍ、１２００ｎｍである。数学的解決方法の
各々は定数項をも含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の第１実施例の断面図である。
【図２】図１の線分２−２に沿って切断された図１の装
置の断面図である。
【図３】図２の線分２Ａ−２Ａに沿って切断された断面
図である。
【図４】本発明の装置によって潰された静脈注射用容器
の断面図である。
【図５】本発明の装置の他の実施例の断面図である。
【図６】実施例１において説明された実験結果を表すグ
ラフである。
【図７】実施例２において説明された実験結果を表すグ
ラフである。
【図８】実施例３において説明された実験結果を表すグ
ラフである。
【図９】実施例４において説明された実験結果を表すグ
ラフである。
【図１０】実施例５において説明されたスコアのＰＣＡ
プロットを表すグラフである。
【図１１】実施例４において説明されたＰＬＳ解析を使
用する予測値を表すグラフである。
【図１２】実施例４において説明されたＰＬＳ解析を使
用する予測値を表すグラフである。
【図１３】実施例４において見つけられたデータを使用
するＰＬＳモデルを表すグラフである。
【図１４】実施例４の表２に示されたデータに適用され
るＭＬＲ法を表すグラフである。
【図１５】実施例４の表２に示されたデータに適用され
るＭＬＲ法を表すグラフである。
【図１６】実施例４の表２に示されたデータに適用され
るＭＬＲ法を表すグラフである。
【図１７】実施例４の表１のデータを使用する段階的Ｍ
ＬＲプログラムを表すグラフである。
【符号の説明】
１０ 分析装置 １２ スペーサ手段 １４ 容器 １６ 室部 １８ 液体 ４６ 電磁放射源 ５０ 通路 ６６ 検出手段 Ｏ．Ｐ． 光路

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 壁部により形成された可撓性透明容器の
    室部内に充填された液体の成分を分析する成分分析装置
    であって、 前記容器の壁部及び室部又は壁部のみを通過する複数の
    光路を逐次決定すると共に、電磁放射用の通路を備える
    スペーサ手段と、 前記スペーサ手段の通路及び前記容器の壁部を通過し、
    決定された前記複数の光路に沿うべく電磁放射を指向せ
    しめ得ると共に、前記容器の室部内の成分及び前記容器
    の壁部と相互作用を可能ならしめる電磁放射源と、 前記容器の室部内の成分及び前記容器の壁部と相互作用
    を成した後の前記電磁放射を分析するための検出手段
    と、を有することを特徴とする液体の成分分析装置。
  2. 【請求項２】 前記スペーサ手段は、対向配置された一
    対の部材を有し、前記部材の少なくとも１つは前記容器
    の壁部に通じる電磁放射用の通路を含んでいる、ことを
    特徴とする請求項１記載の液体の成分分析装置。
  3. 【請求項３】 前記一対の部材の離隔距離を調節する調
    節手段を有する、ことを特徴とする請求項２記載の液体
    の成分分析装置。
  4. 【請求項４】 前記調節手段は、前記一対の部材にまた
    がりかつ前記一対の部材の１つと螺合することでこれを
    移動せしめるねじ部材と、前記一対の部材の１つの移動
    を所定方向に制限するガイドと、を含むことを特徴とす
    る請求項３記載の液体の成分分析装置。
  5. 【請求項５】 前記ガイドは、前記一対の部材間に延在
    する一対の長尺部材を含む、ことを特徴とする請求項４
    記載の液体の成分分析装置。
  6. 【請求項６】 前記電磁放射源から前記スペーサ手段の
    通路まで電磁放射を導く光ファイバー導管を有する、こ
    とを特徴とする請求項１記載の液体の成分分析装置。
  7. 【請求項７】 前記スペーサ手段から前記検出手段まで
    電磁放射を導く光ファイバー導管を有する、ことを特徴
    とする請求項６記載の液体の成分分析装置。
  8. 【請求項８】 前記一対の部材の一方の位置に位置する
    反射体を有し、前記反射体は、前記容器の室部を通過し
    てきた電磁放射を逆行せしめて前記容器の室部を通過せ
    しめるべく位置付けられている、ことを特徴とする請求
    項２記載の液体の成分分析装置。
  9. 【請求項９】 前記電磁放射源は、電磁スペクトルの近
    赤外線領域において電磁放射を放射する、ことを特徴と
    する請求項１記載の液体の成分分析装置。
  10. 【請求項10】 前記電磁放射源と前記検出手段との間に
    配置された少なくとも１つの波長フィルタを有する、こ
    とを特徴とする請求項１記載の液体の成分分析装置。
  11. 【請求項11】 前記電磁放射源と前記検出手段との間に
    配置されたレンズを有する、ことを特徴とする請求項１
    ０記載の液体の成分分析装置。
  12. 【請求項12】 可撓性容器の室部内に充填された液体の
    成分を分析する成分分析方法であって、 前記室部を横切る光路を決定すると共に、電磁放射用の
    通路を備えるスペーサ手段の中に前記容器を配置する行
    程と、 相互作用を得るべく電磁放射源から前記容器内の成分に
    向けて電磁放射を指向せしめる行程と、 前記電磁放射と前記容器内の成分との相互作用の後、検
    出手段により前記電磁放射を分析する行程と、を有する
    ことを特徴とする液体の成分分析方法。
  13. 【請求項13】 前記電磁放射の分析行程は、前記容器内
    の成分を透過した電磁放射を分析する行程を含む、こと
    を特徴とする請求項１２記載の液体の成分分析方法。
  14. 【請求項14】 前記電磁放射の分析行程は、前記容器内
    の成分により反射された電磁放射を分析する行程を含
    む、ことを特徴とする請求項１２記載の液体の成分分析
    方法。
  15. 【請求項15】 前記電磁放射の分析行程は、前記容器内
    の成分を透過した後反射されて逆行してきた電磁放射を
    分析する行程を含む、ことを特徴とする請求項１２記載
    の液体の成分分析方法。
  16. 【請求項16】 参照スペクトルを得るべく、電磁放射を
    前記容器のみに通過せしめる行程を有する、ことを特徴
    とする請求項１２記載の液体の成分分析方法。
  17. 【請求項17】 前記容器のみに電磁放射を通過せしめる
    行程よりも前に、前記容器から液体を排出せしめる行程
    を有する、ことを特徴とする請求項１６記載の液体の成
    分分析方法。
  18. 【請求項18】 前記容器の室部を横切る光路を決定すべ
    くスペーサ手段の中に前記容器を配置する行程は、第１
    の光路を決定するものであり、 さらに、前記容器の室部を横切る第２の光路を決定すべ
    く前記スペーサ手段の中に前記容器を配置し、相互作用
    を得るべく前記容器内の成分に電磁放射を指向せしめ、
    かつ、前記電磁放射と前記容器内の成分との相互作用の
    後前記検出手段にて前記電磁放射を分析する行程を含
    む、ことを特徴とする請求項１６記載の液体の成分分析
    方法。
  19. 【請求項19】 可撓性容器の室部内に充填された液体の
    成分を分析する方法であって、 前記成分は非経口または腸溶性栄養剤である、ことを特
    徴とする液体の成分分析方法。
  20. 【請求項20】 壁部により形成された可撓性透明容器の
    室部内に充填された液体の成分を散乱せしめる光を検出
    する検出装置であって、 前記容器の壁部に通じる電磁放射用の通路を含むフェン
    ス部材と、 前記フェンス部材の通路を通して電磁放射を指向せしめ
    得ると共に、前記容器の室部内の成分及び前記容器の壁
    部と相互作用を可能ならしめる電磁放射源と、 前記容器の室部内の成分及び前記容器の壁部との相互作
    用の後、前記電磁放射を分析する検出手段とを有し、 前記検出手段は、前記容器の室部内の成分との相互作用
    の後前記フェンス部材の通路を通過してきた前記電磁放
    射を受け入れる、ことを特徴とする検出装置。
  21. 【請求項21】 非破壊で可撓性容器の内部の液体の成分
    を同定する装置であって、 前記容器の内部に向けて電磁放射を指向せしめ得ると共
    に、前記容器内の成分及び前記容器と相互作用を可能な
    らしめる電磁放射源と、 前記容器の外側に配置され、前記容器内の成分及び前記
    容器の壁部との相互作用の後前記電磁放射を受け入れか
    つそれに応じた信号を発する光検出手段と、前記容器内
    の液体の成分を同定すべく前記信号を分析する分析手段
    と、を有することを特徴とする成分同定装置。
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