JPH0979982A - 体液中成分の光学的同時測定方法 - Google Patents
体液中成分の光学的同時測定方法Info
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- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラマン分光法を利用した、短時間で、直接的
に、体液中の複数成分を同時に定性・定量でき、消耗品
も不要な測定方法を提供すること。 【解決手段】 測定しようとする体液中の各成分につい
てその単成分水溶液の濃度とそのラマンスペクトル強度
との間の相関が良好な波数をその成分に固有の測定波数
として選択し、体液試料に対しラマン励起光を照射し、
測定しようとする複数の各体液中成分についてそれぞれ
の測定波数でのラマンスペクトル強度を測定するか、又
は任意の波数範囲の複数の波数におけるラマンスペクト
ル強度を測定する。各成分について予め作成した検量線
を利用して体液中の各成分を同時に定性・定量分析した
り、多変量回帰分析による演算処理により他成分の干渉
を抑えて各成分を同時に定性・定量分析することができ
る。
に、体液中の複数成分を同時に定性・定量でき、消耗品
も不要な測定方法を提供すること。 【解決手段】 測定しようとする体液中の各成分につい
てその単成分水溶液の濃度とそのラマンスペクトル強度
との間の相関が良好な波数をその成分に固有の測定波数
として選択し、体液試料に対しラマン励起光を照射し、
測定しようとする複数の各体液中成分についてそれぞれ
の測定波数でのラマンスペクトル強度を測定するか、又
は任意の波数範囲の複数の波数におけるラマンスペクト
ル強度を測定する。各成分について予め作成した検量線
を利用して体液中の各成分を同時に定性・定量分析した
り、多変量回帰分析による演算処理により他成分の干渉
を抑えて各成分を同時に定性・定量分析することができ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は臨床検査の分野にお
いて、ラマン光を利用して体液(尿、血液、血清、血
漿、唾液、汗など)中成分、例えばアルブミン、グロブ
リン、ヘモグロビン、グルコース、アセト酢酸リチウ
ム、β-ヒドロキシ酪酸、アセトン、ジタウロビリルビ
ン、ウロビリン、亜硝酸ナトリウム、尿素などを同時に
短時間で定性・定量測定する方法に関するものである。
いて、ラマン光を利用して体液(尿、血液、血清、血
漿、唾液、汗など)中成分、例えばアルブミン、グロブ
リン、ヘモグロビン、グルコース、アセト酢酸リチウ
ム、β-ヒドロキシ酪酸、アセトン、ジタウロビリルビ
ン、ウロビリン、亜硝酸ナトリウム、尿素などを同時に
短時間で定性・定量測定する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】臨床検査において、体液中成分を測定す
る方法としては、試薬法、試験紙法、化学発光法、イム
ノアッセイ法、酵素法、クロマトグラフィー法などがあ
る。
る方法としては、試薬法、試験紙法、化学発光法、イム
ノアッセイ法、酵素法、クロマトグラフィー法などがあ
る。
【0003】試験紙法で用いる試験紙は、セルロースに
反応試薬を含ませた反応部分をプラスティックの支持体
に接着剤などで固定し乾燥させたものが多い。反応部分
は湿気を含むと試薬間で反応が起こり、また高温や光に
よっても変成して、感度が低下することが多いことか
ら、試験紙を収納する容器は密閉し、高温を避けて保存
し、有効期限内に使用しなければならない。例えば尿検
査の試験紙法はpH、タンパク質、グルコース、ケトン
体、ビリルビン、潜血、ウロビリノーゲン、細菌感染、
比重などの項目について1分以内に同時に多項目の測定
が可能であるが、試薬部分の反応は内因性の促進物質や
阻害物質の他、反応温度や湿度などによっても影響を受
け、しかも、半定量しかできない。試験紙法での判定法
は主に比色法であり、その反応機構は酵素反応や、酸化
還元反応などの化学反応が主である。試薬法では、指示
薬や酵素・化学反応を介した比色法やタンパク測定に使
用される比濁法が主である。
反応試薬を含ませた反応部分をプラスティックの支持体
に接着剤などで固定し乾燥させたものが多い。反応部分
は湿気を含むと試薬間で反応が起こり、また高温や光に
よっても変成して、感度が低下することが多いことか
ら、試験紙を収納する容器は密閉し、高温を避けて保存
し、有効期限内に使用しなければならない。例えば尿検
査の試験紙法はpH、タンパク質、グルコース、ケトン
体、ビリルビン、潜血、ウロビリノーゲン、細菌感染、
比重などの項目について1分以内に同時に多項目の測定
が可能であるが、試薬部分の反応は内因性の促進物質や
阻害物質の他、反応温度や湿度などによっても影響を受
け、しかも、半定量しかできない。試験紙法での判定法
は主に比色法であり、その反応機構は酵素反応や、酸化
還元反応などの化学反応が主である。試薬法では、指示
薬や酵素・化学反応を介した比色法やタンパク測定に使
用される比濁法が主である。
【0004】酵素法は被測定物質に特異性が高く、簡便
であるが、体液自体が持つ色調により陽性反応を隠蔽す
る危険性があり、さらに、酸化還元反応を介している場
合には内因性、外因性の種々の酸化、還元反応物質によ
って反応が抑制されたりすることがあり、偽陰性、偽陽
性が見られる危険性がある。
であるが、体液自体が持つ色調により陽性反応を隠蔽す
る危険性があり、さらに、酸化還元反応を介している場
合には内因性、外因性の種々の酸化、還元反応物質によ
って反応が抑制されたりすることがあり、偽陰性、偽陽
性が見られる危険性がある。
【0005】しかし、いずれの方法も媒介反応を介して
測定する間接測定法であるため、潜在的な誤差がある。
概して比色法で判定を行う場合には、結果の判定に誤差
が生じやすく、化学反応を介するものは特異性が低い。
また、体液中にはこれらの検査に干渉する物質が多数存
在するため、反応が阻害されたり、偽陽性反応を起こさ
せたり、陽性反応とは異なる色調を呈し、陽性反応を隠
蔽してしまう。元来酵素を使用する系は不安定で、化学
反応を介する系は共存物質の影響を受けやすい。また、
検査項目の臨床的意義が相互に関連する場合(ビリルビ
ンとウロビリノーゲン、タンパクと潜血、グルコースと
ケトン体)には、多項目の試験を同時に行い総合判定す
ることが有用であるが、各項目の試験を個別に行うこと
は煩雑で、しかも、干渉物の影響を受けやすい。多項目
試験紙は高価であることや、判定し難いことで敬遠され
がちである。
測定する間接測定法であるため、潜在的な誤差がある。
概して比色法で判定を行う場合には、結果の判定に誤差
が生じやすく、化学反応を介するものは特異性が低い。
また、体液中にはこれらの検査に干渉する物質が多数存
在するため、反応が阻害されたり、偽陽性反応を起こさ
せたり、陽性反応とは異なる色調を呈し、陽性反応を隠
蔽してしまう。元来酵素を使用する系は不安定で、化学
反応を介する系は共存物質の影響を受けやすい。また、
検査項目の臨床的意義が相互に関連する場合(ビリルビ
ンとウロビリノーゲン、タンパクと潜血、グルコースと
ケトン体)には、多項目の試験を同時に行い総合判定す
ることが有用であるが、各項目の試験を個別に行うこと
は煩雑で、しかも、干渉物の影響を受けやすい。多項目
試験紙は高価であることや、判定し難いことで敬遠され
がちである。
【0006】試薬法、試験紙法及び酵素法では消耗品で
ある試薬、試験紙片または酵素などが必要であり、また
使用前の試薬等の保存安定性や使用後の廃棄の問題もあ
る。さらに、試薬や試料の添加量など操作時のミスによ
る誤差が起こる可能性があり、操作も煩雑で、測定を目
的としないアスコルビン酸などの他の成分により干渉作
用を受けるという欠点もある。試薬法や酵素法では単成
分での定量測定は可能であるが、同時に多成分の測定を
することは不可能であり、また、試験紙法では多成分を
同時に測定できるが半定量しかできないという欠点があ
る。
ある試薬、試験紙片または酵素などが必要であり、また
使用前の試薬等の保存安定性や使用後の廃棄の問題もあ
る。さらに、試薬や試料の添加量など操作時のミスによ
る誤差が起こる可能性があり、操作も煩雑で、測定を目
的としないアスコルビン酸などの他の成分により干渉作
用を受けるという欠点もある。試薬法や酵素法では単成
分での定量測定は可能であるが、同時に多成分の測定を
することは不可能であり、また、試験紙法では多成分を
同時に測定できるが半定量しかできないという欠点があ
る。
【0007】化学発光法には、発光物質が必要であり、
抗原抗体反応を介するイムノアッセイ法は、一般的に洗
浄が必要であり、工数が多く、干渉物の影響や非特異吸
着の恐れがある。
抗原抗体反応を介するイムノアッセイ法は、一般的に洗
浄が必要であり、工数が多く、干渉物の影響や非特異吸
着の恐れがある。
【0008】クロマトグラフィー法では高価な装置が必
要であり、一般的に測定に時間がかかる。また、消耗品
であるカラムは高価であり、コスト高になる問題があ
る。
要であり、一般的に測定に時間がかかる。また、消耗品
であるカラムは高価であり、コスト高になる問題があ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は消耗品である
試薬、試験紙片及び酵素などを不要にし、さらにはそれ
らの消耗品の使用前の保存安全性や使用後の廃棄の問
題、誤差を生じる原因となる煩雑な操作や他の成分によ
る干渉作用などの問題をなくし、さらに多成分を同時に
定量測定する方法を提供することを目的とするものであ
る。
試薬、試験紙片及び酵素などを不要にし、さらにはそれ
らの消耗品の使用前の保存安全性や使用後の廃棄の問
題、誤差を生じる原因となる煩雑な操作や他の成分によ
る干渉作用などの問題をなくし、さらに多成分を同時に
定量測定する方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は被測定物質中の
各体液中成分から固有のラマンスペクトルを得、そのス
ペクトルを利用してそのスペクトル強度もしくはスペク
トル積算強度又は任意の波数範囲の複数の波数における
ラマンスペクトル強度から各成分を定性・定量測定する
ものである。本発明の第1の態様では、測定しようとす
る体液中の各成分について、その成分の濃度とラマンス
ペクトル強度との相関が良好な波数をその成分固有の測
定波数として予め選択し、体液試料に対しラマン励起光
を照射し、測定しようとする各成分についてのそれぞれ
の測定波数でのラマンスペクトル強度を測定し、各成分
についてそれぞれの測定波数でラマンスペクトル強度と
その成分の濃度について予め作成した検量線を利用して
体液中の各成分を同時に定性・定量分析する。測定波数
でのラマンスペクトル強度はラマンスペクトルのピーク
のピーク高さを意味するものである。ピーク高さに代え
てその測定波数を含む測定波数範囲のラマンスペクトル
ピークのピーク面積を測定して定性・定量してもよい。
測定波数範囲でのラマンスペクトル積算強度はラマンス
ペクトルピークのピーク面積を意味するものである。
各体液中成分から固有のラマンスペクトルを得、そのス
ペクトルを利用してそのスペクトル強度もしくはスペク
トル積算強度又は任意の波数範囲の複数の波数における
ラマンスペクトル強度から各成分を定性・定量測定する
ものである。本発明の第1の態様では、測定しようとす
る体液中の各成分について、その成分の濃度とラマンス
ペクトル強度との相関が良好な波数をその成分固有の測
定波数として予め選択し、体液試料に対しラマン励起光
を照射し、測定しようとする各成分についてのそれぞれ
の測定波数でのラマンスペクトル強度を測定し、各成分
についてそれぞれの測定波数でラマンスペクトル強度と
その成分の濃度について予め作成した検量線を利用して
体液中の各成分を同時に定性・定量分析する。測定波数
でのラマンスペクトル強度はラマンスペクトルのピーク
のピーク高さを意味するものである。ピーク高さに代え
てその測定波数を含む測定波数範囲のラマンスペクトル
ピークのピーク面積を測定して定性・定量してもよい。
測定波数範囲でのラマンスペクトル積算強度はラマンス
ペクトルピークのピーク面積を意味するものである。
【0011】本発明の第2の態様では、体液試料に対し
ラマン励起光を照射し、測定しようとする体液中の複数
の各成分の濃度とラマンスペクトル強度との相関が良好
な波数を各成分固有の測定波数としてそれらの測定波数
でのラマンスペクトル強度を測定し、又は任意の波数範
囲の複数の波数におけるラマンスペクトル強度を測定
し、多変量回帰分析により体液試料中の複数成分を同時
に定性・定量分析する。
ラマン励起光を照射し、測定しようとする体液中の複数
の各成分の濃度とラマンスペクトル強度との相関が良好
な波数を各成分固有の測定波数としてそれらの測定波数
でのラマンスペクトル強度を測定し、又は任意の波数範
囲の複数の波数におけるラマンスペクトル強度を測定
し、多変量回帰分析により体液試料中の複数成分を同時
に定性・定量分析する。
【0012】本発明で用いる「ラマン」なる語句は、狭
い意味でのラマン散乱だけでなく、蛍光が発生している
場合にはその蛍光も同時に検出されるので、ラマン散乱
及び蛍光を含んだ意味で使用している。
い意味でのラマン散乱だけでなく、蛍光が発生している
場合にはその蛍光も同時に検出されるので、ラマン散乱
及び蛍光を含んだ意味で使用している。
【0013】測定しようとする各体液中成分について、
その単成分水溶液の濃度とこの固有なラマンスペクトル
強度との間の相関係数R2が0.8以上、好ましくは0.
9以上の波数をその成分固有の測定波数として選択す
る。相関係数R2は次の式により与えられる。
その単成分水溶液の濃度とこの固有なラマンスペクトル
強度との間の相関係数R2が0.8以上、好ましくは0.
9以上の波数をその成分固有の測定波数として選択す
る。相関係数R2は次の式により与えられる。
【数2】 xi:体液中成分の各点の濃度 yi:xiに対するラマンスペクトル強度 X :体液中成分の各点の濃度の平均値 Y :ラマンスペクトル強度の平均値
【0014】各成分の好ましい測定波数又は測定波数範
囲は、アルブミンに対しては590〜650cm-1付近、800
〜860cm-1付近、2342〜2402cm-1(図6参照)から
選択し、グロブリンに対しては158〜218cm-1付近、40
2〜462cm-1付近、623〜683cm-1付近、807〜867cm
-1付近、822〜862cm-1付近、1353〜1413cm-1付近、
1562〜1622cm-1付近、1847〜1907cm-1付近、2095〜
2155cm-1付近、2340〜2400cm-1付近、2403〜2463c
m-1付近(図36参照)から選択し、ヘモグロビンに対
しては、807〜867cm-1付近、893〜953cm-1付近、13
53〜1413cm-1付近、1562〜1622cm-1付近、1840〜19
00cm-1付近、2095〜2155cm-1付近、2340〜2400cm
-1付近、2403〜2463cm-1付近(図37参照)から選択
し、グルコースに対しては、200〜554cm-1付近、810
〜944cm-1付近、2590〜2940cm-1付近(図8参照)
から選択し、アセト酢酸リチウムに対しては、799〜859
cm-1付近、1353〜1413cm-1付近、1840〜1900cm-1
付近、2347〜2407cm-1付近、2907〜2967cm-1(図3
4参照)付近から選択し、β-ヒドロキシ酪酸に対して
は、1420〜1480cm-1付近、1557〜1617cm-1付近、16
00〜1660cm-1付近、2870〜2971cm-1付近(図35参
照)から選択し、アセトンに対しては、775〜845cm-1
付近、1050〜1110cm-1付近、1207〜1267cm-1付近、
1399〜1459cm-1付近、1680〜1740cm-1付近、2911〜
2971cm-1付近(図14参照)から選択し、ジタウロビ
リルビンに対しては、927〜987cm-1付近、1233〜1293
cm-1付近、1586〜1616cm-1付近(図38参照)から
選択し、ウロビリンに対しては、332〜2900cm-1から
任意の位置を選択し、亜硝酸ナトリウムに対しては、78
3〜843cm-1付近、1318〜1378cm-1付近(図39参
照)から選択し、尿素に対しては、501〜561cm-1付
近、567〜627cm-1付近、978〜1048cm-1付近、1033
〜1093cm-1付近、1138〜1198cm-1付近、1583〜1643
cm-1付近(図10参照)から選択し、尿酸に対して
は、640〜700cm-1付近(図40参照)から選択し、葉
酸に対しては、631〜691cm-1付近、816〜876cm-1付
近、901〜961cm-1付近、1355〜1415cm-1付近、1562
〜1622cm-1付近、1847〜1907cm-1付近、2093〜2153
cm-1付近、2339〜2399cm-1付近、2400〜2460cm-1
付近(図41参照)から選択し、アスコルビン酸に対し
ては、800〜860cm-1付近、1673〜1733cm-1付近、29
19〜2979cm-1付近(図42参照)から選択し、ビタミ
ンB2に対しては、404〜464cm-1付近、626〜686cm-
1付近、798〜858cm-1付近、860〜920cm-1付近、131
7〜1377cm-1付近、1546〜1606cm-1付近、1834〜189
4cm-1付近、2106〜2166cm-1付近、2360〜2420cm-
1付近、2419〜2479cm-1付近(図43参照)から選択
し、クレアチン1水和物に対しては、800〜860cm-1付
近、1563〜1623cm-1付近(図44参照)から選択し、
クレアチニンに対しては、538〜598cm-1付近、580〜6
40cm-1付近、665〜725cm-1付近、817〜877cm-1付
近、868〜928cm-1付近、1021〜1081cm-1付近、1550
〜1610cm-1付近、2868〜2900cm-1付近、2900〜2950
cm-1付近、2950〜2996cm-1付近(図45参照)から
選択し、α−アミラーゼに対しては、393〜453cm-1付
近、631〜691cm-1付近、792〜852cm-1付近、868〜9
28cm-1付近、1333〜1393cm-1付近、1546〜1606cm
-1付近、1834〜1894cm-1付近、2334〜2394cm-1付近
(図46参照)から選択し、β−アミラーゼに対して
は、376〜436cm-1付近、622〜682cm-1付近、783〜8
43cm-1付近、868〜928cm-1付近、1334〜1394cm-1
付近、1546〜1606cm-1付近、1834〜1894cm-1付近、
2665〜2725cm-1付近(図47参照)から選択し、アン
モニアに対しては、3190〜3250cm-1付近、3292〜3350
cm-1付近、3377〜3437cm-1付近(図48参照)から
選択し、イノシトールに対しては、404〜464cm-1付
近、805〜865cm-1付近、1014〜1074cm-1付近、1438
〜1498cm-1付近、2966〜3026cm-1付近(図49参
照)から選択し、ガラクトースに対しては、466〜526c
m-1付近、835〜895cm-1付近、1032〜1092cm-1付
近、1237〜1297cm-1付近、1332〜1392cm-1付近、14
38〜1498cm-1付近、2946〜3006cm-1付近(図50参
照)から選択し、フルクトースに対しては、569〜629c
m-1付近、772〜832cm-1付近、1044〜1106cm-1付
近、1237〜1297cm-1付近、1438〜1498cm-1付近、29
66〜2996cm-1付近(図51参照)から選択する。
囲は、アルブミンに対しては590〜650cm-1付近、800
〜860cm-1付近、2342〜2402cm-1(図6参照)から
選択し、グロブリンに対しては158〜218cm-1付近、40
2〜462cm-1付近、623〜683cm-1付近、807〜867cm
-1付近、822〜862cm-1付近、1353〜1413cm-1付近、
1562〜1622cm-1付近、1847〜1907cm-1付近、2095〜
2155cm-1付近、2340〜2400cm-1付近、2403〜2463c
m-1付近(図36参照)から選択し、ヘモグロビンに対
しては、807〜867cm-1付近、893〜953cm-1付近、13
53〜1413cm-1付近、1562〜1622cm-1付近、1840〜19
00cm-1付近、2095〜2155cm-1付近、2340〜2400cm
-1付近、2403〜2463cm-1付近(図37参照)から選択
し、グルコースに対しては、200〜554cm-1付近、810
〜944cm-1付近、2590〜2940cm-1付近(図8参照)
から選択し、アセト酢酸リチウムに対しては、799〜859
cm-1付近、1353〜1413cm-1付近、1840〜1900cm-1
付近、2347〜2407cm-1付近、2907〜2967cm-1(図3
4参照)付近から選択し、β-ヒドロキシ酪酸に対して
は、1420〜1480cm-1付近、1557〜1617cm-1付近、16
00〜1660cm-1付近、2870〜2971cm-1付近(図35参
照)から選択し、アセトンに対しては、775〜845cm-1
付近、1050〜1110cm-1付近、1207〜1267cm-1付近、
1399〜1459cm-1付近、1680〜1740cm-1付近、2911〜
2971cm-1付近(図14参照)から選択し、ジタウロビ
リルビンに対しては、927〜987cm-1付近、1233〜1293
cm-1付近、1586〜1616cm-1付近(図38参照)から
選択し、ウロビリンに対しては、332〜2900cm-1から
任意の位置を選択し、亜硝酸ナトリウムに対しては、78
3〜843cm-1付近、1318〜1378cm-1付近(図39参
照)から選択し、尿素に対しては、501〜561cm-1付
近、567〜627cm-1付近、978〜1048cm-1付近、1033
〜1093cm-1付近、1138〜1198cm-1付近、1583〜1643
cm-1付近(図10参照)から選択し、尿酸に対して
は、640〜700cm-1付近(図40参照)から選択し、葉
酸に対しては、631〜691cm-1付近、816〜876cm-1付
近、901〜961cm-1付近、1355〜1415cm-1付近、1562
〜1622cm-1付近、1847〜1907cm-1付近、2093〜2153
cm-1付近、2339〜2399cm-1付近、2400〜2460cm-1
付近(図41参照)から選択し、アスコルビン酸に対し
ては、800〜860cm-1付近、1673〜1733cm-1付近、29
19〜2979cm-1付近(図42参照)から選択し、ビタミ
ンB2に対しては、404〜464cm-1付近、626〜686cm-
1付近、798〜858cm-1付近、860〜920cm-1付近、131
7〜1377cm-1付近、1546〜1606cm-1付近、1834〜189
4cm-1付近、2106〜2166cm-1付近、2360〜2420cm-
1付近、2419〜2479cm-1付近(図43参照)から選択
し、クレアチン1水和物に対しては、800〜860cm-1付
近、1563〜1623cm-1付近(図44参照)から選択し、
クレアチニンに対しては、538〜598cm-1付近、580〜6
40cm-1付近、665〜725cm-1付近、817〜877cm-1付
近、868〜928cm-1付近、1021〜1081cm-1付近、1550
〜1610cm-1付近、2868〜2900cm-1付近、2900〜2950
cm-1付近、2950〜2996cm-1付近(図45参照)から
選択し、α−アミラーゼに対しては、393〜453cm-1付
近、631〜691cm-1付近、792〜852cm-1付近、868〜9
28cm-1付近、1333〜1393cm-1付近、1546〜1606cm
-1付近、1834〜1894cm-1付近、2334〜2394cm-1付近
(図46参照)から選択し、β−アミラーゼに対して
は、376〜436cm-1付近、622〜682cm-1付近、783〜8
43cm-1付近、868〜928cm-1付近、1334〜1394cm-1
付近、1546〜1606cm-1付近、1834〜1894cm-1付近、
2665〜2725cm-1付近(図47参照)から選択し、アン
モニアに対しては、3190〜3250cm-1付近、3292〜3350
cm-1付近、3377〜3437cm-1付近(図48参照)から
選択し、イノシトールに対しては、404〜464cm-1付
近、805〜865cm-1付近、1014〜1074cm-1付近、1438
〜1498cm-1付近、2966〜3026cm-1付近(図49参
照)から選択し、ガラクトースに対しては、466〜526c
m-1付近、835〜895cm-1付近、1032〜1092cm-1付
近、1237〜1297cm-1付近、1332〜1392cm-1付近、14
38〜1498cm-1付近、2946〜3006cm-1付近(図50参
照)から選択し、フルクトースに対しては、569〜629c
m-1付近、772〜832cm-1付近、1044〜1106cm-1付
近、1237〜1297cm-1付近、1438〜1498cm-1付近、29
66〜2996cm-1付近(図51参照)から選択する。
【0015】体液検体が上記成分のうちの2成分以上を
含んでいる場合は、体液検体に単一波長の励起光を照射
してその体液検体からの散乱光を受光して得たラマンス
ペクトルのうち、各成分に対して上記のように設定され
た波数域で、かつ互いに重ならない波数域でのスペクト
ル強度をもとに各成分濃度を算出することが望ましい。
含んでいる場合は、体液検体に単一波長の励起光を照射
してその体液検体からの散乱光を受光して得たラマンス
ペクトルのうち、各成分に対して上記のように設定され
た波数域で、かつ互いに重ならない波数域でのスペクト
ル強度をもとに各成分濃度を算出することが望ましい。
【0016】多変量回帰分析演算は主成分回帰分析法
(PCR法)や部分最小二乗法(PLS法)などの多変
量回帰分析法を用いてデータ解析を行う。多変量回帰分
析法では、一度に多くのスペクトル強度を用いて回帰分
析することができるので、単回帰分析に比べて高い精度
の定量分析が可能である。重回帰分析はもっとも多用さ
れているが、多数の試料が必要であり、各波数でのスペ
クトル強度同士の相関が高い場合にはその定量分析精度
は低くなる。一方、多変量回帰分析法であるPCR法は
複数の波数域でのスペクトル強度を互いに無関係な主成
分に集約させることができ、さらに不必要なノイズデー
タを削除することができるので、高い定量分析精度が得
られる。またPLS法は主成分の抽出の際に試料濃度の
データも利用することができるので、PCR法と同様に
高い定量分析精度を得ることができる。多変量回帰分析
に関しては『多変量解析』(中谷和夫著、新曜社)を参
考にできる。
(PCR法)や部分最小二乗法(PLS法)などの多変
量回帰分析法を用いてデータ解析を行う。多変量回帰分
析法では、一度に多くのスペクトル強度を用いて回帰分
析することができるので、単回帰分析に比べて高い精度
の定量分析が可能である。重回帰分析はもっとも多用さ
れているが、多数の試料が必要であり、各波数でのスペ
クトル強度同士の相関が高い場合にはその定量分析精度
は低くなる。一方、多変量回帰分析法であるPCR法は
複数の波数域でのスペクトル強度を互いに無関係な主成
分に集約させることができ、さらに不必要なノイズデー
タを削除することができるので、高い定量分析精度が得
られる。またPLS法は主成分の抽出の際に試料濃度の
データも利用することができるので、PCR法と同様に
高い定量分析精度を得ることができる。多変量回帰分析
に関しては『多変量解析』(中谷和夫著、新曜社)を参
考にできる。
【0017】種々の変動要因により複雑に変動するスペ
クトルから必要な情報を引き出すには、コンピューター
によるデータ処理が大いに役立つ。代表的な処理法は市
販の近赤外装置等に装備されている処理用ソフトウェア
にも収容されている。また市販のソフトウェアとしてC
OMO社のアンスクランバーなどがある。代表的な処理
法とは上に挙げた重回帰分析やPLS法、主成分回帰分
析等である。
クトルから必要な情報を引き出すには、コンピューター
によるデータ処理が大いに役立つ。代表的な処理法は市
販の近赤外装置等に装備されている処理用ソフトウェア
にも収容されている。また市販のソフトウェアとしてC
OMO社のアンスクランバーなどがある。代表的な処理
法とは上に挙げた重回帰分析やPLS法、主成分回帰分
析等である。
【0018】定量分析に適用するデータ処理の大きな流
れは、キャリブレーションモデルの作成、キャリブ
レーションモデルの評価、未知試料の定量である。キ
ャリブレーションを行うには、適当な数の検量線作成用
試料を充分な精度で測定する必要がある。得られたスペ
クトルは必要に応じて前処理を行う。代表的な前処理と
しては、スペクトルの平滑化や微分、正規化があり、い
ずれも一般的な処理である。
れは、キャリブレーションモデルの作成、キャリブ
レーションモデルの評価、未知試料の定量である。キ
ャリブレーションを行うには、適当な数の検量線作成用
試料を充分な精度で測定する必要がある。得られたスペ
クトルは必要に応じて前処理を行う。代表的な前処理と
しては、スペクトルの平滑化や微分、正規化があり、い
ずれも一般的な処理である。
【0019】次に、キャリブレーションは、スペクトル
データと目的特性の分析値との間の数学的関係式、すな
わちモデルを構築する処理である。モデルの作成は、検
量線作成用試料の分析値とスペクトルデータを用い、統
計的手法によって行われる。
データと目的特性の分析値との間の数学的関係式、すな
わちモデルを構築する処理である。モデルの作成は、検
量線作成用試料の分析値とスペクトルデータを用い、統
計的手法によって行われる。
【0020】作成された検量線の未知試料に対する予測
の精度正しく評価するため、評価用試料により、未知試
料に対する測定誤差が求められる。検量線の精度が不充
分であると判定されたときは、必要に応じて処理法の種
類やパラメーターの変更など行い、検量線の修正を行
う。精度が充分であると認められた検量線は未知試料の
分析に際し、スペクトルデータから目的特性の値を予測
する関係式として使用され、未知試料濃度の定量に用い
られる。
の精度正しく評価するため、評価用試料により、未知試
料に対する測定誤差が求められる。検量線の精度が不充
分であると判定されたときは、必要に応じて処理法の種
類やパラメーターの変更など行い、検量線の修正を行
う。精度が充分であると認められた検量線は未知試料の
分析に際し、スペクトルデータから目的特性の値を予測
する関係式として使用され、未知試料濃度の定量に用い
られる。
【0021】図54に多変量回帰分析の一般的な手順を
フローチャートとして示す。検量線作成用試料(分析値
既知)のラマンスペクトル測定を行ない、必要に応じて
平滑化や正規化等の前処理を行なった後、得られたラマ
ンスペクトルデータ(各波数におけるラマンスペクトル
強度)から、多変量回帰分析を用いてキャリブレーショ
ンを行なってキャリブレーションモデルを作成する。
フローチャートとして示す。検量線作成用試料(分析値
既知)のラマンスペクトル測定を行ない、必要に応じて
平滑化や正規化等の前処理を行なった後、得られたラマ
ンスペクトルデータ(各波数におけるラマンスペクトル
強度)から、多変量回帰分析を用いてキャリブレーショ
ンを行なってキャリブレーションモデルを作成する。
【0022】次に、このキャリブレーションモデルを評
価するための評価用試料(分析値既知)のラマンスペク
トル測定を行ない、必要に応じて平滑化や正規化等の前
処理を行なった後、得られたラマンスペクトルデータを
キャリブレーションモデルに代入し、評価用試料の実測
値とキャリブレーションモデルからの計算値とを比較
し、キャリブレーションモデルの精度を評価する。精度
が不十分である場合は検量線作成用試料のスペクトル測
定や前処理、キャリブレーションモデルの作成等の段階
に戻り、必要に応じて処理の変更を行ない、キャリブレ
ーションモデルに修正を加え、評価用試料のラマンスペ
クトルデータによって評価を繰り返す。十分な精度が得
られたと判定されると、未知試料(分析値未知)のラマ
ンスペクトル測定により得られたラマンスペクトルデー
タをこのキャリブレーションモデルに代入し、濃度を計
算する。
価するための評価用試料(分析値既知)のラマンスペク
トル測定を行ない、必要に応じて平滑化や正規化等の前
処理を行なった後、得られたラマンスペクトルデータを
キャリブレーションモデルに代入し、評価用試料の実測
値とキャリブレーションモデルからの計算値とを比較
し、キャリブレーションモデルの精度を評価する。精度
が不十分である場合は検量線作成用試料のスペクトル測
定や前処理、キャリブレーションモデルの作成等の段階
に戻り、必要に応じて処理の変更を行ない、キャリブレ
ーションモデルに修正を加え、評価用試料のラマンスペ
クトルデータによって評価を繰り返す。十分な精度が得
られたと判定されると、未知試料(分析値未知)のラマ
ンスペクトル測定により得られたラマンスペクトルデー
タをこのキャリブレーションモデルに代入し、濃度を計
算する。
【0023】本発明は尿や血液などの体液を検体とした
臨床検査の手法として使用する。アルブミンとグロブリ
ンはネフローゼ症候群や腎炎など、ヘモグロビンは尿路
系等の炎症や腫瘍、グルコースは糖尿病、アセト酢酸リ
チウムとβ−ヒドロキシ酪酸及びアセトンはケトアシド
ース、ビリルビンは肝・胆道疾患、ウロビリノーゲンは
肝・胆道疾患や溶血性疾患、亜硝酸ナトリウムは尿路系
の細菌感染などの指標となる。尿中尿素は体内タンパク
代謝、肝・腎機能などを知るうえで有用であり、これが
増加すると体タンパク異化の亢進やキニーネ等の薬物服
用が考えられ、減少すると肝実質障害や腎機能不全が危
ぶまれる。さらに尿中尿素量は尿比重の指標となること
も分かっており(『新訂臨床検査研修ハンドブック3』
小酒井望、薬事日報社)、一般的に浸透圧・屈折率・尿
比重は相関が良く、三者の判定は比重で代用される
(『臨床検査法提要』金井正光、金原出版株式会社)。
さらに、尿酸は尿路結石や高尿酸血症、葉酸は胃や腸切
開に伴う吸収不良症候群や悪性腫瘍、クレアチンはステ
ロイドミオパチー発症、クレアチニンは筋疾患や腎疾
患、急性膵炎や膵管閉塞、アンモニアは代謝異常や重症
肝疾患などの指標となる。
臨床検査の手法として使用する。アルブミンとグロブリ
ンはネフローゼ症候群や腎炎など、ヘモグロビンは尿路
系等の炎症や腫瘍、グルコースは糖尿病、アセト酢酸リ
チウムとβ−ヒドロキシ酪酸及びアセトンはケトアシド
ース、ビリルビンは肝・胆道疾患、ウロビリノーゲンは
肝・胆道疾患や溶血性疾患、亜硝酸ナトリウムは尿路系
の細菌感染などの指標となる。尿中尿素は体内タンパク
代謝、肝・腎機能などを知るうえで有用であり、これが
増加すると体タンパク異化の亢進やキニーネ等の薬物服
用が考えられ、減少すると肝実質障害や腎機能不全が危
ぶまれる。さらに尿中尿素量は尿比重の指標となること
も分かっており(『新訂臨床検査研修ハンドブック3』
小酒井望、薬事日報社)、一般的に浸透圧・屈折率・尿
比重は相関が良く、三者の判定は比重で代用される
(『臨床検査法提要』金井正光、金原出版株式会社)。
さらに、尿酸は尿路結石や高尿酸血症、葉酸は胃や腸切
開に伴う吸収不良症候群や悪性腫瘍、クレアチンはステ
ロイドミオパチー発症、クレアチニンは筋疾患や腎疾
患、急性膵炎や膵管閉塞、アンモニアは代謝異常や重症
肝疾患などの指標となる。
【0024】また、ビリルビンは水に不溶であるため、
実験に際してジタウロビリルビンを使用した。ジタウロ
ビリルビンとはタウリン抱合型ビリルビンのことで、基
本骨格は共通で、2つのカルボニル基がタウリンと脱水
結合したものである。You-Zing Hsiehら(Langmuir 198
7,3,1141-1146)が行ったビリルビンのSERS(表面
増強ラマン分光法)スペクトルと比べると、今回得られ
たラマンスペクトルの690.065cm-1付近のピーク以外
は、ほぼ同じスペクトルであるため、これ以外はビリル
ビン由来のピークであると言える。また、CH2横ゆれ振
動と思われる957.5cm-1付近のピークは-CH2-の縦ゆれ
振動と考えられるが、タウリン部分のCH2もスペクトル
に含まれているので、ビリルビンでは相対強度が若干低
くなると予想できる。
実験に際してジタウロビリルビンを使用した。ジタウロ
ビリルビンとはタウリン抱合型ビリルビンのことで、基
本骨格は共通で、2つのカルボニル基がタウリンと脱水
結合したものである。You-Zing Hsiehら(Langmuir 198
7,3,1141-1146)が行ったビリルビンのSERS(表面
増強ラマン分光法)スペクトルと比べると、今回得られ
たラマンスペクトルの690.065cm-1付近のピーク以外
は、ほぼ同じスペクトルであるため、これ以外はビリル
ビン由来のピークであると言える。また、CH2横ゆれ振
動と思われる957.5cm-1付近のピークは-CH2-の縦ゆれ
振動と考えられるが、タウリン部分のCH2もスペクトル
に含まれているので、ビリルビンでは相対強度が若干低
くなると予想できる。
【0025】また、ウロビリンに関しては、ウロビリノ
ーゲンは不安定であり、空気酸化で容易にウロビリンに
なるため、ウロビリンで測定を行った。ウロビリンはウ
ロビリノーゲンの−NH−の1つが酸化され、−N=にな
ったものである。この−NH−のピーク位置は3530〜3480
cm-1であり、溶媒である水のO-H伸縮振動(3650〜3400
cm-1)の位置と重なり、隠れてしまうため、両者のス
ペクトルはほぼ同一と予想できる。アルブミンの2372.8
cm-1付近のピークはNH+伸縮振動によるものと考えら
れる。
ーゲンは不安定であり、空気酸化で容易にウロビリンに
なるため、ウロビリンで測定を行った。ウロビリンはウ
ロビリノーゲンの−NH−の1つが酸化され、−N=にな
ったものである。この−NH−のピーク位置は3530〜3480
cm-1であり、溶媒である水のO-H伸縮振動(3650〜3400
cm-1)の位置と重なり、隠れてしまうため、両者のス
ペクトルはほぼ同一と予想できる。アルブミンの2372.8
cm-1付近のピークはNH+伸縮振動によるものと考えら
れる。
【0026】グロブリンの188.232cm-1付近のピーク
及び432.919cm-1付近のピークはCCCからの振動、653.
937cm-1付近のピークはCH2、CHからの振動、837cm-1
付近のピークはCH2からの振動、852cm-1付近のピーク
はCH2CHからの振動、1383.49cm-1付近のピークはアミ
ドIIIの振動、1592.41cm-1付近のピークはアミドIIの
振動、1877.64cm-1付近のピークはCH2からの振動、21
25.39cm-1付近のピークはCCからの振動、2370cm-1
付近のピークはNH+からの振動、2433cm-1付近のピー
クはSHからの振動によるものと考えられる。
及び432.919cm-1付近のピークはCCCからの振動、653.
937cm-1付近のピークはCH2、CHからの振動、837cm-1
付近のピークはCH2からの振動、852cm-1付近のピーク
はCH2CHからの振動、1383.49cm-1付近のピークはアミ
ドIIIの振動、1592.41cm-1付近のピークはアミドIIの
振動、1877.64cm-1付近のピークはCH2からの振動、21
25.39cm-1付近のピークはCCからの振動、2370cm-1
付近のピークはNH+からの振動、2433cm-1付近のピー
クはSHからの振動によるものと考えられる。
【0027】ヘモグロビンの837cm-1付近のピークはC
H2からの振動、923.373cm-1付近のピークはCH3から
の振動、1383.49cm-1付近のピークはアミド゛IIIの振
動、1592.41cm-1付近のピークはアミドIIの振動、187
0.82cm-1付近のピークはCH2からの振動、2125.39cm
-1付近のピークはCCからの振動、2370cm-1付近のピー
クはNH+からの振動、2433cm-1付近のピークはSHから
の振動によるものと考えられる。また、共鳴ラマン分光
法によるオキシヘモグロビンのスペクトルが『ラマン分
光学』(P.R.CAREY著)に記載されているので、それを参
考にした。
H2からの振動、923.373cm-1付近のピークはCH3から
の振動、1383.49cm-1付近のピークはアミド゛IIIの振
動、1592.41cm-1付近のピークはアミドIIの振動、187
0.82cm-1付近のピークはCH2からの振動、2125.39cm
-1付近のピークはCCからの振動、2370cm-1付近のピー
クはNH+からの振動、2433cm-1付近のピークはSHから
の振動によるものと考えられる。また、共鳴ラマン分光
法によるオキシヘモグロビンのスペクトルが『ラマン分
光学』(P.R.CAREY著)に記載されているので、それを参
考にした。
【0028】D-グルコースの405cm-1付近のピークはC
COからの振動、524cm-1付近のピークは基本骨格振
動、648cm-1付近のピークはCCからの振動、779cm-1
付近のピーク及び840cm-1付近のピークはCHからの振
動、914cm-1付近のピークはCHとCOHからの振動、1054
cm-1付近のピークはCHからの振動、1076cm-1付近の
ピークはCHとCOHからの振動、1276cm-1付近のピーク
及び1346cm-1付近のピークはCOHからの振動、1426c
m-1付近のピークはCH2からの振動、1640cm-1付近の
ピークはHOHからの振動、2900cm-1付近のピークはCH
とCH2からの振動によるものと考えられる。
COからの振動、524cm-1付近のピークは基本骨格振
動、648cm-1付近のピークはCCからの振動、779cm-1
付近のピーク及び840cm-1付近のピークはCHからの振
動、914cm-1付近のピークはCHとCOHからの振動、1054
cm-1付近のピークはCHからの振動、1076cm-1付近の
ピークはCHとCOHからの振動、1276cm-1付近のピーク
及び1346cm-1付近のピークはCOHからの振動、1426c
m-1付近のピークはCH2からの振動、1640cm-1付近の
ピークはHOHからの振動、2900cm-1付近のピークはCH
とCH2からの振動によるものと考えられる。
【0029】アセト酢酸リチウムの829.379cm-1付近
のピーク、1383.49cm-1付近のピーク及び1870.82cm
-1付近のピークはCH2からの振動、2937cm-1付近のピ
ークはCH3とCH2からの振動によるものと考えられる。
のピーク、1383.49cm-1付近のピーク及び1870.82cm
-1付近のピークはCH2からの振動、2937cm-1付近のピ
ークはCH3とCH2からの振動によるものと考えられる。
【0030】β-ヒドロキシ酪酸の1450.98cm-1付近の
ピークはCH2からの振動とCO2-からの振動、1587.69cm
-1付近のヒ゜ークはCO2-からの振動、1630cm-1付近のピー
クはCOからの振動、2900cm-1付近のピークはCH2から
の振動、2959cm-1付近のピークはCH3からの振動によ
るものと考えられる。
ピークはCH2からの振動とCO2-からの振動、1587.69cm
-1付近のヒ゜ークはCO2-からの振動、1630cm-1付近のピー
クはCOからの振動、2900cm-1付近のピークはCH2から
の振動、2959cm-1付近のピークはCH3からの振動によ
るものと考えられる。
【0031】アセトンの805cm-1付近のピーク、1080
cm-1付近のピーク、1429cm-1付近のピーク及び2940
cm-1付近のピークはCH3からの振動、1237cm-1付近
のピークはCH3Cからの振動、1710cm-1付近のピークは
COからの振動によるものと考えられる。
cm-1付近のピーク、1429cm-1付近のピーク及び2940
cm-1付近のピークはCH3からの振動、1237cm-1付近
のピークはCH3Cからの振動、1710cm-1付近のピークは
COからの振動によるものと考えられる。
【0032】ジタウロビリルビンの690.065cm-1付近
のピークはCCからの振動、957.5cm-1付近のピーク及
び1458.88cm-1付近のピークはCH2からの振動、1263.9
6cm-1付近のピークはCH2からの振動とCOからの振動、
1616.29cm-1付近のピークはCCからの振動とCOからの
振動によるものと考えられる。
のピークはCCからの振動、957.5cm-1付近のピーク及
び1458.88cm-1付近のピークはCH2からの振動、1263.9
6cm-1付近のピークはCH2からの振動とCOからの振動、
1616.29cm-1付近のピークはCCからの振動とCOからの
振動によるものと考えられる。
【0033】ウロビリンはそれ自体が持つ蛍光が強く、
ラマンピークは得られなかった。亜硝酸ナトリウムの81
3cm-1付近のピーク及び1339.5cm-1付近のピークはN
Oからの振動によるものと考えられる。
ラマンピークは得られなかった。亜硝酸ナトリウムの81
3cm-1付近のピーク及び1339.5cm-1付近のピークはN
Oからの振動によるものと考えられる。
【0034】尿素の531.939cm-1付近のピーク、1008
cm-1付近のピーク及び1168.35cm-1付近のピークはC
Nからの振動、597.248cm-1付近のピークはCOからの振
動、1613.67cm-1付近のピークはCOとNH2からの振動と
考えられる。
cm-1付近のピーク及び1168.35cm-1付近のピークはC
Nからの振動、597.248cm-1付近のピークはCOからの振
動、1613.67cm-1付近のピークはCOとNH2からの振動と
考えられる。
【0035】試料として尿を測定する場合は、時間当り
の排泄量が一定しているクレアチニンの濃度を基準にし
て他の尿成分の濃度を規格化することにより、尿量で変
化する尿成分濃度を補正することができる。
の排泄量が一定しているクレアチニンの濃度を基準にし
て他の尿成分の濃度を規格化することにより、尿量で変
化する尿成分濃度を補正することができる。
【0036】以下、実施例により本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【実施例】ここで、本発明の測定法を実施するための測
定装置の例を図1と図2に示す。図1は装置構成のブロ
ック図であり、光源部1、試料部2、測定対象光学調整
部3、補正光学調整部4、分光検出部5及びデータ処理
部6からなる。図2に図1のブロック図を詳細に表した
具体的な例を示す。光源部1は、単一波長光を発生する
励起光源7と、励起光源7からの励起波長のみを透過さ
せ、その他の光は反射するバンドパスフィルター27
と、励起光源7からの光束を試料用光束24sと補正用
光束24rとに分割するハーフミラー9と、ハーフミラ
ー9を挟んで試料部2の試料11に試料用光束24sを
収束させるための光源集光レンズ8及び集光レンズ10
を備えている。
定装置の例を図1と図2に示す。図1は装置構成のブロ
ック図であり、光源部1、試料部2、測定対象光学調整
部3、補正光学調整部4、分光検出部5及びデータ処理
部6からなる。図2に図1のブロック図を詳細に表した
具体的な例を示す。光源部1は、単一波長光を発生する
励起光源7と、励起光源7からの励起波長のみを透過さ
せ、その他の光は反射するバンドパスフィルター27
と、励起光源7からの光束を試料用光束24sと補正用
光束24rとに分割するハーフミラー9と、ハーフミラ
ー9を挟んで試料部2の試料11に試料用光束24sを
収束させるための光源集光レンズ8及び集光レンズ10
を備えている。
【0037】光源7としては、例えばレーザ装置が用い
られる。レーザ装置としては連続発振をするArイオン
レーザ、Krイオンレーザ、He−Neレーザ、He−
Cdレーザ、Nd:YAGレーザなど、又はパルスレー
ザなどを用いることができ、近紫外域から近赤外域に渡
る広い波長範囲のレーザから選択して利用することが出
来る。レーザ装置以外の光源としてハロゲンランプなど
の多波長光を発生する光源を分光器と組み合わせて用い
ることもできる。
られる。レーザ装置としては連続発振をするArイオン
レーザ、Krイオンレーザ、He−Neレーザ、He−
Cdレーザ、Nd:YAGレーザなど、又はパルスレー
ザなどを用いることができ、近紫外域から近赤外域に渡
る広い波長範囲のレーザから選択して利用することが出
来る。レーザ装置以外の光源としてハロゲンランプなど
の多波長光を発生する光源を分光器と組み合わせて用い
ることもできる。
【0038】試料部2には体液試料11がセル26に入
れられて設置され、その体液試料11に試料用光束24
sが照射される。
れられて設置され、その体液試料11に試料用光束24
sが照射される。
【0039】測定対象光学調整部3は、試料セル26中
に収められた試料11に試料用光束24sが照射されて
発生した散乱光から励起光と同じ波長成分を除去して蛍
光とラマン散乱光を含んだ測定対象光を取り出すフィル
タ手段14と、散乱光を分光器の入口スリット25に収
束させるようにビームを調整する光学系13,15とを
備えている。測定対象光学調整部3の出口位置には、測
定対象光学調整部3からの試料用光束24sと補正光学
調整部4から出射した補正用光束24rとを同一の光路
上に置く合波手段としてのハーフミラー16が設けられ
ている。
に収められた試料11に試料用光束24sが照射されて
発生した散乱光から励起光と同じ波長成分を除去して蛍
光とラマン散乱光を含んだ測定対象光を取り出すフィル
タ手段14と、散乱光を分光器の入口スリット25に収
束させるようにビームを調整する光学系13,15とを
備えている。測定対象光学調整部3の出口位置には、測
定対象光学調整部3からの試料用光束24sと補正光学
調整部4から出射した補正用光束24rとを同一の光路
上に置く合波手段としてのハーフミラー16が設けられ
ている。
【0040】測定対象光学調整部3におけるフィルタ手
段14は、励起光波長をノッチ領域に含むホログラフィ
ック・ノッチ・フィルタ、又は励起光波長を含みそれよ
り短波長側を遮蔽するカットフィルタであることが望ま
しい。ホログラフィック・ノッチ・フィルタは、所望の
波長領域のみを遮蔽し、その他の領域の波長光を透過さ
せるものである。その遮蔽される領域(ノッチ領域)に
励起光波長が含まれたものを使用することで、測定対象
光学調整部3から出射する試料用光束24sは測定対象
光成分のみを含んだものとなる。
段14は、励起光波長をノッチ領域に含むホログラフィ
ック・ノッチ・フィルタ、又は励起光波長を含みそれよ
り短波長側を遮蔽するカットフィルタであることが望ま
しい。ホログラフィック・ノッチ・フィルタは、所望の
波長領域のみを遮蔽し、その他の領域の波長光を透過さ
せるものである。その遮蔽される領域(ノッチ領域)に
励起光波長が含まれたものを使用することで、測定対象
光学調整部3から出射する試料用光束24sは測定対象
光成分のみを含んだものとなる。
【0041】ホログラフィック・ノッチ・フィルタは例
えばKAISER OPTICAL SYSTEMS. INC.(アメリカ)から入
手することが出来る。ホログラフィック・ノッチ・フィ
ルタ14は、例えばノッチ領域に含まれる波長光を完全
に遮蔽し、ノッチ領域以外の波長領域の光は80%以上
を透過させる特性を持っている。
えばKAISER OPTICAL SYSTEMS. INC.(アメリカ)から入
手することが出来る。ホログラフィック・ノッチ・フィ
ルタ14は、例えばノッチ領域に含まれる波長光を完全
に遮蔽し、ノッチ領域以外の波長領域の光は80%以上
を透過させる特性を持っている。
【0042】補正光学調整部4は、励起光源部1でハー
フミラー9により分割された補正用光束24rの光量を
減衰させる減衰フィルタ17と、光路を折り曲げるミラ
ー18を備えている。補正用光束24rは光源からの励
起光強度の変動によるスペクトル光強度の変動を補正す
るものであり、そのような補正を必要としない場合は、
光源部1でのハーフミラー9、補正光学調整部4及び合
波手段であるハーフミラー16は不要になる。補正用光
束24rは光源7からの励起光のみを含み、試料を経て
いないため、試料には依存せず、光源からの強度変動を
忠実に表したものとなる。
フミラー9により分割された補正用光束24rの光量を
減衰させる減衰フィルタ17と、光路を折り曲げるミラ
ー18を備えている。補正用光束24rは光源からの励
起光強度の変動によるスペクトル光強度の変動を補正す
るものであり、そのような補正を必要としない場合は、
光源部1でのハーフミラー9、補正光学調整部4及び合
波手段であるハーフミラー16は不要になる。補正用光
束24rは光源7からの励起光のみを含み、試料を経て
いないため、試料には依存せず、光源からの強度変動を
忠実に表したものとなる。
【0043】分光検出部5は、測定対象光学調整部3か
らの試料用光束24sと補正光学調整部4から出射した
補正用光束24rとをハーフミラー16から入口スリッ
ト25を経て取込み分光する分光器21と、その分光器
21により分光されたスペクトル光を検出する検出器2
0とを備えている。
らの試料用光束24sと補正光学調整部4から出射した
補正用光束24rとをハーフミラー16から入口スリッ
ト25を経て取込み分光する分光器21と、その分光器
21により分光されたスペクトル光を検出する検出器2
0とを備えている。
【0044】分光検出部5は検出器20としてマルチチ
ャンネル光検出器を備え、測定しようとする波長領域を
同時に検出するポリクロメータであることが望ましい。
分光検出部5がポリクロメータであるときは、測定しよ
うとする波長領域を同時に検出することができ、所定領
域の測定対象光スペクトルと励起光とを同時に検出する
ことが出来る。その結果、測定対象光の各波長の検出時
間と励起光との検出時間に差が生じない。しかし、測定
対象光の各波長の検出時間と励起光との検出時間に差が
生じてもよい場合は、分光検出部5は分光器21として
波長走査型の分光器を備え、検出器20としてシングル
チャンネル光検出器を備え、測定しようとする波長領域
を順次検出するものであってもよい。
ャンネル光検出器を備え、測定しようとする波長領域を
同時に検出するポリクロメータであることが望ましい。
分光検出部5がポリクロメータであるときは、測定しよ
うとする波長領域を同時に検出することができ、所定領
域の測定対象光スペクトルと励起光とを同時に検出する
ことが出来る。その結果、測定対象光の各波長の検出時
間と励起光との検出時間に差が生じない。しかし、測定
対象光の各波長の検出時間と励起光との検出時間に差が
生じてもよい場合は、分光検出部5は分光器21として
波長走査型の分光器を備え、検出器20としてシングル
チャンネル光検出器を備え、測定しようとする波長領域
を順次検出するものであってもよい。
【0045】データ処理部6は、処理演算コントロール
部22と出力装置23を備え、分光検出部5の検出器2
0により検出された分光スペクトル中の励起光成分の検
出強度を基準にして測定対象光強度を補正する機能を有
する。
部22と出力装置23を備え、分光検出部5の検出器2
0により検出された分光スペクトル中の励起光成分の検
出強度を基準にして測定対象光強度を補正する機能を有
する。
【0046】処理演算コントロール部22は各部の動作
を制御したり、分光検出部5が検出した信号をスペクト
ル解析や多変量解析などの処理を行い、分光検出部5に
より検出された分光スペクトル中の励起光成分の検出強
度を基準にして測定対象光の検出強度を補正するデータ
処理も行い、光源の変動が補正されたラマン散乱スペク
トルを演算したり、測定対象光強度から試料の定性や定
量も行う。出力装置23は処理演算コントロール部22
で処理されたデータを出力するプリンタやディスプレイ
などである。
を制御したり、分光検出部5が検出した信号をスペクト
ル解析や多変量解析などの処理を行い、分光検出部5に
より検出された分光スペクトル中の励起光成分の検出強
度を基準にして測定対象光の検出強度を補正するデータ
処理も行い、光源の変動が補正されたラマン散乱スペク
トルを演算したり、測定対象光強度から試料の定性や定
量も行う。出力装置23は処理演算コントロール部22
で処理されたデータを出力するプリンタやディスプレイ
などである。
【0047】この実施例の動作を説明すると、光源部1
からの試料用光束24sは、測定対象光学調整部3に配
置されたハーフミラー12で反射されて試料部2の試料
11に照射される。試料11からの散乱光は測定対象光
学調整部3を経て励起光と同じ波長成分が除去され、ハ
ーフミラー16を経て入口スリット25から分光器21
に入射する。一方、励起光源部1でハーフミラー9によ
り分割された補正用光束24rは、補正光学調整部4を
経て光量が調整され、ハーフミラー16を経て入口スリ
ット25から分光器21に入射する。補正用光束24r
により励起光強度の変動によるスペクトル光強度の変動
が補正されて、各成分のラマンスペクトル強度が検出さ
れる。
からの試料用光束24sは、測定対象光学調整部3に配
置されたハーフミラー12で反射されて試料部2の試料
11に照射される。試料11からの散乱光は測定対象光
学調整部3を経て励起光と同じ波長成分が除去され、ハ
ーフミラー16を経て入口スリット25から分光器21
に入射する。一方、励起光源部1でハーフミラー9によ
り分割された補正用光束24rは、補正光学調整部4を
経て光量が調整され、ハーフミラー16を経て入口スリ
ット25から分光器21に入射する。補正用光束24r
により励起光強度の変動によるスペクトル光強度の変動
が補正されて、各成分のラマンスペクトル強度が検出さ
れる。
【0048】なお、入射光に対して、被測定物質11か
らの散乱光のなす角をθとすると、図2の実施例では、
θ=180°としているが、これの限るものでなく、0
°≦θ<360°であればよい。
らの散乱光のなす角をθとすると、図2の実施例では、
θ=180°としているが、これの限るものでなく、0
°≦θ<360°であればよい。
【0049】図3は、θ=90°の場合の装置を示し、
図2に示す装置と互いに共通する部分については同一番
号を付して説明を省略する。
図2に示す装置と互いに共通する部分については同一番
号を付して説明を省略する。
【0050】図4はフローセル使用時の被測定物質11
の流入及び排出の経路例を示した図である。被測定物質
11は検体液流入ライン32からセルホルダー30内の
フローセルに流入し、セルホルダー30の側面に開けら
れた励起光入射窓34から入射した励起光がそのフロー
セルに照射され、フローセル中で励起されたラマン光は
ラマン光出射窓36から出て測定対象光学調整部3に入
る。測定後、被測定物質11は検体液排出ライン38を
通り、廃液ボトル40に廃棄される。また、この検体液
排出ライン38は、下水などの水路に直接通じていても
よい。
の流入及び排出の経路例を示した図である。被測定物質
11は検体液流入ライン32からセルホルダー30内の
フローセルに流入し、セルホルダー30の側面に開けら
れた励起光入射窓34から入射した励起光がそのフロー
セルに照射され、フローセル中で励起されたラマン光は
ラマン光出射窓36から出て測定対象光学調整部3に入
る。測定後、被測定物質11は検体液排出ライン38を
通り、廃液ボトル40に廃棄される。また、この検体液
排出ライン38は、下水などの水路に直接通じていても
よい。
【0051】図4のフローセルでは、θ=90°として
いるが、これの限るものでなく、0°≦θ<360°で
あればどの位置にラマン光出射窓36があっても良い。
いるが、これの限るものでなく、0°≦θ<360°で
あればどの位置にラマン光出射窓36があっても良い。
【0052】(実施例1) 正常尿のラマン測定 図5は正常尿のラマンスペクトルである。1000cm-1付
近のピークは尿素由来のもので、1650cm-1付近と3000
〜3700cm-1付近のピークは溶媒である水に由来する。
近のピークは尿素由来のもので、1650cm-1付近と3000
〜3700cm-1付近のピークは溶媒である水に由来する。
【0053】(実施例2) ラマン分光法を用いた尿中アルブミンの定量 図6と7は、正常尿に対してアルブミンの増量試験を行
った結果である。図6は正常尿にアルブミンを約15mg/m
l増量した試料のスペクトルを表したものである。尿中
に存在する複数の成分が異なる濃度で存在するので、複
合的なスペクトルになっている。このスペクトルの2370
cm-1の強度と濃度との相関関係を調べた結果が、図7
である。
った結果である。図6は正常尿にアルブミンを約15mg/m
l増量した試料のスペクトルを表したものである。尿中
に存在する複数の成分が異なる濃度で存在するので、複
合的なスペクトルになっている。このスペクトルの2370
cm-1の強度と濃度との相関関係を調べた結果が、図7
である。
【0054】(実施例3) ラマン分光法を用いた尿中グルコースの定量 図8と9は、正常尿に対してグルコースの増量試験を行
った結果である。図8は正常尿にグルコースを飽和量増
量した試料のスペクトルを表したものである。このスペ
クトルの波数0〜4000cm-1でのラマンスペクトル強度
と濃度との相関関係を調べた結果が、図9である。
った結果である。図8は正常尿にグルコースを飽和量増
量した試料のスペクトルを表したものである。このスペ
クトルの波数0〜4000cm-1でのラマンスペクトル強度
と濃度との相関関係を調べた結果が、図9である。
【0055】(実施例4) ラマン分光法を用いた尿中尿素の定量 図10と11は、正常尿に対して尿素の増量試験を行っ
た結果である。図10は正常尿に尿素を300mg/ml増量し
た試料のスペクトルを表したものである。このスペクト
ルの1008cm-1の強度と濃度との相関関係を調べた結果
が、図11である。
た結果である。図10は正常尿に尿素を300mg/ml増量し
た試料のスペクトルを表したものである。このスペクト
ルの1008cm-1の強度と濃度との相関関係を調べた結果
が、図11である。
【0056】(実施例5) ラマン分光法を用いた尿中アセトンの定量 図12と13は、正常尿に対してアセトンの増量試験を
行った結果である。図12は正常尿にアセトンを60%
(V/V)増量した試料のスペクトルを表したものであ
る。このスペクトルの1080cm-1の強度と濃度との相関
関係を調べた結果が、図13である。
行った結果である。図12は正常尿にアセトンを60%
(V/V)増量した試料のスペクトルを表したものであ
る。このスペクトルの1080cm-1の強度と濃度との相関
関係を調べた結果が、図13である。
【0057】(実施例6) ラマン分光法を用いた尿中アセトン、尿素及びグルコー
スの同時定量 図14〜16は正常尿に対してアセトン、尿素及びグル
コースをそれぞれ異なる濃度で添加し、測定した結果で
ある。図14は正常尿にアセトンを37.5%(V/V)に
なるように添加した試料のスペクトルである。図15は
正常尿にアセトンを17%(V/V)、尿素を25mg/ml、グ
ルコースを416μg/mlになるように添加した試料のスペ
クトルであり、図16はアセトンを17%(V/V)、尿
素を50mg/ml、グルコースを1.17mg/mlになるように添加
した試料のスペクトルである。
スの同時定量 図14〜16は正常尿に対してアセトン、尿素及びグル
コースをそれぞれ異なる濃度で添加し、測定した結果で
ある。図14は正常尿にアセトンを37.5%(V/V)に
なるように添加した試料のスペクトルである。図15は
正常尿にアセトンを17%(V/V)、尿素を25mg/ml、グ
ルコースを416μg/mlになるように添加した試料のスペ
クトルであり、図16はアセトンを17%(V/V)、尿
素を50mg/ml、グルコースを1.17mg/mlになるように添加
した試料のスペクトルである。
【0058】図17〜22は尿素に関して、1008cm
-1、1063cm-1、1168cm-1、531cm-1、597cm-1及
び1613cm-1の波数位置で、ラマンスペクトル強度と濃
度との相関をとったものである。また、図23〜26は
アセトンに関して、805cm-1、1237cm-1、1429cm-
1及び2941cm-1の波数位置で、同様に相関をとったも
のであり、図27はグルコースに関して2924cm-1の波
数位置で同様に相関をとったものであり、いずれも相関
係数R2は0.9以上で、良好な結果が得られた。
-1、1063cm-1、1168cm-1、531cm-1、597cm-1及
び1613cm-1の波数位置で、ラマンスペクトル強度と濃
度との相関をとったものである。また、図23〜26は
アセトンに関して、805cm-1、1237cm-1、1429cm-
1及び2941cm-1の波数位置で、同様に相関をとったも
のであり、図27はグルコースに関して2924cm-1の波
数位置で同様に相関をとったものであり、いずれも相関
係数R2は0.9以上で、良好な結果が得られた。
【0059】(実施例7) ラマン分光法を用いた尿中タンパク及びアセト酢酸リチ
ウムの同時定量 図28〜30は正常尿に対してアルブミン及びアセト酢
酸リチウムをそれぞれ異なる濃度で添加し、測定した結
果である。図28はアルブミンを0.66mg/ml、アセト酢
酸リチウムを1.4mg/mlになるように添加した試料のスペ
クトルである。
ウムの同時定量 図28〜30は正常尿に対してアルブミン及びアセト酢
酸リチウムをそれぞれ異なる濃度で添加し、測定した結
果である。図28はアルブミンを0.66mg/ml、アセト酢
酸リチウムを1.4mg/mlになるように添加した試料のスペ
クトルである。
【0060】図29はアルブミンに関して620cm-1の
強度と濃度との相関関係を調べた結果である。また、図
30はアセト酢酸リチウムに関して829cm-1の強度と
濃度との相関関係を調べた結果である。いずれも相関係
数R2は0.9以上であり、良好な結果が得られた。
強度と濃度との相関関係を調べた結果である。また、図
30はアセト酢酸リチウムに関して829cm-1の強度と
濃度との相関関係を調べた結果である。いずれも相関係
数R2は0.9以上であり、良好な結果が得られた。
【0061】(実施例8) ラマン分光法を用いた尿中ウロビリン及びジタウロビリ
ルビンの同時定量 図31〜33は正常尿に対してウロビリン及びジタウロ
ビリルビンをそれぞれ異なる濃度で添加し、測定した結
果である。図31はウロビリンを0.13mg/ml、ジタウロ
ビリルビンを0.286mg/mlになるように添加した試料のス
ペクトルである。
ルビンの同時定量 図31〜33は正常尿に対してウロビリン及びジタウロ
ビリルビンをそれぞれ異なる濃度で添加し、測定した結
果である。図31はウロビリンを0.13mg/ml、ジタウロ
ビリルビンを0.286mg/mlになるように添加した試料のス
ペクトルである。
【0062】図32はウロビリンに関して2370cm-1の
強度と濃度との相関関係を調べた結果である。また、図
33はジタウロビリルビンに関して1263cm-1の強度と
濃度との相関関係を調べた結果である。いずれも相関係
数R2は0.9以上であり、良好な結果が得られた。
強度と濃度との相関関係を調べた結果である。また、図
33はジタウロビリルビンに関して1263cm-1の強度と
濃度との相関関係を調べた結果である。いずれも相関係
数R2は0.9以上であり、良好な結果が得られた。
【0063】(実施例9) ラマン分光法を用いた尿中成分の検出 図34〜39は正常尿に対してアセト酢酸リチウム(1
3.3mg/ml)、β−ヒドロキシ酪酸(16%,V/
V)、グロブリン(30mg/ml)、ヘモグロビン
(30mg/ml)、ジタウロビリルビン(0.3mg
/ml)、亜硝酸ナトリウム(55.28mg/ml)
をそれぞれ添加し、測定した結果である。
3.3mg/ml)、β−ヒドロキシ酪酸(16%,V/
V)、グロブリン(30mg/ml)、ヘモグロビン
(30mg/ml)、ジタウロビリルビン(0.3mg
/ml)、亜硝酸ナトリウム(55.28mg/ml)
をそれぞれ添加し、測定した結果である。
【0064】任意のピークの強度変化を確認すること
で、その存在の有無が確認できる。例えば、図34のア
セト酢酸リチウムでは829cm-1に正常尿のスペクトル
では得られなかったラマンピークが出現している。これ
により、アセト酢酸リチウムの存在が確認できる。同様
に、図35のβ−ヒドロキシ酪酸では1630cm-1のピー
クが、図36のグロブリンでは特に852cm-1のピーク
が、図37のヘモグロビンでは1592cm-1のピークが、
図38のジタウロビリルビンでは1616cm-1のピーク
が、図39の亜硝酸ナトリウムでは813cm-1のピーク
がそれぞれ出現することを確認すれば、その存在有無が
確認できる。
で、その存在の有無が確認できる。例えば、図34のア
セト酢酸リチウムでは829cm-1に正常尿のスペクトル
では得られなかったラマンピークが出現している。これ
により、アセト酢酸リチウムの存在が確認できる。同様
に、図35のβ−ヒドロキシ酪酸では1630cm-1のピー
クが、図36のグロブリンでは特に852cm-1のピーク
が、図37のヘモグロビンでは1592cm-1のピークが、
図38のジタウロビリルビンでは1616cm-1のピーク
が、図39の亜硝酸ナトリウムでは813cm-1のピーク
がそれぞれ出現することを確認すれば、その存在有無が
確認できる。
【0065】(実施例10) ラマン分光法を用いた体液中成分の検出 図40〜51は蒸留水に対して尿酸、葉酸、L−アスコ
ルビン酸、ビタミンB2、クレアチン1水和物、クレア
チニン、α−アミラーゼ、β−アミラーゼをそれぞれ飽
和量、アンモニアを25%(V/V)、イノシトール、
ガラクトース、フルクトースをそれぞれ飽和量になるよ
うに添加し、測定した結果である。
ルビン酸、ビタミンB2、クレアチン1水和物、クレア
チニン、α−アミラーゼ、β−アミラーゼをそれぞれ飽
和量、アンモニアを25%(V/V)、イノシトール、
ガラクトース、フルクトースをそれぞれ飽和量になるよ
うに添加し、測定した結果である。
【0066】実施例9と同様に、任意のピークの強度変
化を確認することで、その存在の有無が確認できる。図
40の尿酸に対しては670cm-1のピークが、図41の
葉酸に対しては661cm-1のピークが、図42のアスコ
ルビン酸に対しては1703cm-1のピークが、図43のビ
タミンB2に対しては890cm-1のピークが、図44のク
レアチン1水和物に対しては830cm-1のピークが、図
45のクレアチニンに対しては695cm-1のピークが、
図46のα−アミラーゼに対しては1864cm-1のピーク
が、図47のβ−アミラーゼに対しては898cm-1のピ
ークが、図48のアンモニアに対しては3407cm-1のピ
ークが、図49のイノシトールに対しては443cm-1の
ピークが、図50のガラクトースに対しては495cm-1
のピークが、図51のフルクトースに対しては599cm-
1のピークがそれぞれ出現することを確認することで、
その存在の有無を確認できる。
化を確認することで、その存在の有無が確認できる。図
40の尿酸に対しては670cm-1のピークが、図41の
葉酸に対しては661cm-1のピークが、図42のアスコ
ルビン酸に対しては1703cm-1のピークが、図43のビ
タミンB2に対しては890cm-1のピークが、図44のク
レアチン1水和物に対しては830cm-1のピークが、図
45のクレアチニンに対しては695cm-1のピークが、
図46のα−アミラーゼに対しては1864cm-1のピーク
が、図47のβ−アミラーゼに対しては898cm-1のピ
ークが、図48のアンモニアに対しては3407cm-1のピ
ークが、図49のイノシトールに対しては443cm-1の
ピークが、図50のガラクトースに対しては495cm-1
のピークが、図51のフルクトースに対しては599cm-
1のピークがそれぞれ出現することを確認することで、
その存在の有無を確認できる。
【0067】図52は各成分の測定波数を示した図表で
ある。破線で囲んだ波数位置を選択することでピークの
重複、混合雅回避でき、またトータルタンパク量を測定
する際は2370cm-1付近を、トータルケトン体を測定す
る際は2940cm-1付近を選択して測定すればよい。ま
た、本発明の精度を確認できるように、何種類かの被測
定物質について得られた相関係数を一覧表に示した。図
53がそれである。多変量回帰分析などの解析手法を用
いることでさらに精度良く測定できる。
ある。破線で囲んだ波数位置を選択することでピークの
重複、混合雅回避でき、またトータルタンパク量を測定
する際は2370cm-1付近を、トータルケトン体を測定す
る際は2940cm-1付近を選択して測定すればよい。ま
た、本発明の精度を確認できるように、何種類かの被測
定物質について得られた相関係数を一覧表に示した。図
53がそれである。多変量回帰分析などの解析手法を用
いることでさらに精度良く測定できる。
【0068】(実施例11) 多変量回帰分析を用いた尿中複数成分の同時測定 正常尿に尿素を150mg/dl、300mg/dl、
450mg/dl、亜硝酸ナトリウムを600mg/d
l、1.2g/dl、1.8mg/dl、アセトンを30
0mg/dl、600mg/dl、900mg/dlそ
れぞれ任意の組み合わせで添加し、スペクトル測定を行
い、多変量回帰分析を用いて濃度の定量を行った。
450mg/dl、亜硝酸ナトリウムを600mg/d
l、1.2g/dl、1.8mg/dl、アセトンを30
0mg/dl、600mg/dl、900mg/dlそ
れぞれ任意の組み合わせで添加し、スペクトル測定を行
い、多変量回帰分析を用いて濃度の定量を行った。
【0069】尿中に存在する任意の物質の濃度Cは次の
式で近似することができる。
式で近似することができる。
【数3】 k(λi):波数λiにおける比例定数 A(λi):波数λiにおけるラマン光強度 k(λi)は分析値既知試料の濃度と、推定した濃度との
相関係数が最も高くなるように、多変量回帰分析の手順
の中で決定される。なお、この計算は市販の処理用ソフ
トウエアに予め組み込まれていて自動的に行なわれ、濃
度を求めたい尿中物質ごとにこの式が作成される。
相関係数が最も高くなるように、多変量回帰分析の手順
の中で決定される。なお、この計算は市販の処理用ソフ
トウエアに予め組み込まれていて自動的に行なわれ、濃
度を求めたい尿中物質ごとにこの式が作成される。
【0070】スペクトル測定から濃度定量までの処理を
図54のフローチャートに従って行なった。本例では、
一切の前処理は行わず、処理用ソフトウェアとして、パ
ーキンエルマー社のQUANT+を用いた。処理法とし
てPCR法を採用した。また、フルクロスバリデーショ
ンを行う際は、キャリブレーションモデルの精度の評価
は省くことができる。
図54のフローチャートに従って行なった。本例では、
一切の前処理は行わず、処理用ソフトウェアとして、パ
ーキンエルマー社のQUANT+を用いた。処理法とし
てPCR法を採用した。また、フルクロスバリデーショ
ンを行う際は、キャリブレーションモデルの精度の評価
は省くことができる。
【0071】図55は本例で得られた計算値と実測値
(参照値)との相関図であり、相関係数R2とSEPは
それぞれ尿素が0.986と18.13、亜硝酸ナトリウ
ムが0.992と57.17、アセトンが0.956と6
9.74であった。ここで、SEPは、予測標準偏差で
あり、以下に示した計算式により算出される。
(参照値)との相関図であり、相関係数R2とSEPは
それぞれ尿素が0.986と18.13、亜硝酸ナトリウ
ムが0.992と57.17、アセトンが0.956と6
9.74であった。ここで、SEPは、予測標準偏差で
あり、以下に示した計算式により算出される。
【数4】 di:キャリブレーションモデルによる計算値と実測値
との差 D:diの平均値 n:評価用試料の数 SEPが小さい方がキャリブレーションモデルの精度が
高いことを意味する。
との差 D:diの平均値 n:評価用試料の数 SEPが小さい方がキャリブレーションモデルの精度が
高いことを意味する。
【0072】
【発明の効果】以上詳述した様な手法で同時に複数の成
分が定性・定量できる。本発明では体液試料に対し、ラ
マン励起光を照射し得られたスペクトルから測定しよう
とする複数の体液中成分について、適当な波数位置の強
度を得て、体液中の成分を定量分析できるようになり、
試験紙や試薬などの消耗品が不要となり、また、使用後
の廃棄の問題も発生しない。また、体液中の他の成分の
干渉がある場合でも、多変量回帰分析法などの手法を利
用することにより、体液中の複数成分を同時に定性・定
量分析できるようになる。
分が定性・定量できる。本発明では体液試料に対し、ラ
マン励起光を照射し得られたスペクトルから測定しよう
とする複数の体液中成分について、適当な波数位置の強
度を得て、体液中の成分を定量分析できるようになり、
試験紙や試薬などの消耗品が不要となり、また、使用後
の廃棄の問題も発生しない。また、体液中の他の成分の
干渉がある場合でも、多変量回帰分析法などの手法を利
用することにより、体液中の複数成分を同時に定性・定
量分析できるようになる。
【図1】本発明の方法を適用する測定装置の概略を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図2】図1のブロック図を詳細に表した具体的な例を
示す装置構成図であり、入射光に対して被測定物質から
の散乱光を180°方向に取り出す例である。
示す装置構成図であり、入射光に対して被測定物質から
の散乱光を180°方向に取り出す例である。
【図3】図1のブロック図を詳細に表した具体的な例を
示す装置構成図であり、入射光に対して被測定物質から
の散乱光を90°方向に取り出す例である。
示す装置構成図であり、入射光に対して被測定物質から
の散乱光を90°方向に取り出す例である。
【図4】フローセル使用用の被測定物質の流入及び排出
の経路を示した斜視図である。
の経路を示した斜視図である。
【図5】正常尿のラマンスペクトルを示す図である。
【図6】正常尿にアルブミンを約15mg/ml増量した試料
のラマンスペクトルを示す図である。
のラマンスペクトルを示す図である。
【図7】尿中のアルブミン濃度と波数2370.75cm-1で
のラマン散乱光強度との相関を示す図である。
のラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図8】正常尿にグルコースを飽和量増量した試料のラ
マンスペクトルを示す図である。
マンスペクトルを示す図である。
【図9】尿中のグルコース濃度と波数0〜4000cm-1の
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図10】正常尿に尿素を約300mg/ml増量した
試料のラマンスペクトルを示す図である。
試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図11】尿中の尿素濃度と波数1008cm-1のラマン散
乱光強度との相関を示す図である。
乱光強度との相関を示す図である。
【図12】正常尿にアセトンを60%(V/V)になる
ように増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
ように増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
【図13】尿中のアセトン濃度と波数1080cm-1のラマ
ン散乱光強度との相関を調べた図である。
ン散乱光強度との相関を調べた図である。
【図14】正常尿にアセトンを37.5%(V/V)に
なるように増量した試料のラマンスペクトルを示す図で
ある。
なるように増量した試料のラマンスペクトルを示す図で
ある。
【図15】正常尿にアセトンを17%(V/V)、尿素
を25mg/ml及びグルコースを416μg/mlに
なるように増量した試料のラマンスペクトルを示す図で
ある。
を25mg/ml及びグルコースを416μg/mlに
なるように増量した試料のラマンスペクトルを示す図で
ある。
【図16】正常尿にアセトンを17%(V/V)、尿素
を50mg/ml及びグルコースを1.17mg/ml
になるように増量した試料のラマンスペクトルを示す図
である。
を50mg/ml及びグルコースを1.17mg/ml
になるように増量した試料のラマンスペクトルを示す図
である。
【図17】尿中の尿素濃度と波数1008cm-1でのラマン
散乱光強度との相関を示す図である。
散乱光強度との相関を示す図である。
【図18】尿中の尿素濃度と波数1063cm-1でのラマン
散乱光強度との相関を示す図である。
散乱光強度との相関を示す図である。
【図19】尿中の尿素濃度と波数1168cm-1でのラマン
散乱光強度との相関を示す図である。
散乱光強度との相関を示す図である。
【図20】尿中の尿素濃度と波数531cm-1でのラマン
散乱光強度との相関をを示す図である。
散乱光強度との相関をを示す図である。
【図21】尿中の尿素濃度と波数597cm-1でのラマン
散乱光強度との相関を示す図である。
散乱光強度との相関を示す図である。
【図22】尿中の尿素濃度と波数1613cm-1でのラマン
散乱光強度との相関を示す図である。
散乱光強度との相関を示す図である。
【図23】尿中のアセトン濃度と波数805cm-1でのラ
マン散乱光強度との相関を示す図である。
マン散乱光強度との相関を示す図である。
【図24】尿中のアセトン濃度と波数1237cm-1でのラ
マン散乱光強度との相関を示す図である。
マン散乱光強度との相関を示す図である。
【図25】尿中のアセトン濃度と波数1429cm-1でのラ
マン散乱光強度との相関を示す図である。
マン散乱光強度との相関を示す図である。
【図26】尿中のアセトン濃度と波数2941cm-1でのラ
マン散乱光強度との相関を示す図である。
マン散乱光強度との相関を示す図である。
【図27】尿中のグルコース濃度と波数2924cm-1での
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図28】正常尿にアルブミンを約0.66mg/ml
とアセト酢酸リチウムを約1.4mg/ml増量した試
料のラマンスペクトルを示す図である。
とアセト酢酸リチウムを約1.4mg/ml増量した試
料のラマンスペクトルを示す図である。
【図29】尿中のアルブミン濃度と波数620cm-1での
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図30】尿中のアセト酢酸リチウム濃度と波数829c
m-1でのラマン散乱光強度との相関を示す図である。
m-1でのラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図31】正常尿にウロビリンを約0.13mg/ml
とジタウロビリルビンを約0.286mg/ml増量し
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
とジタウロビリルビンを約0.286mg/ml増量し
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図32】尿中のウロビリン濃度と波数2370cm-1での
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
ラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図33】尿中のジタウロビリルビン濃度と波数1263c
m-1でのラマン散乱光強度との相関を示す図である。
m-1でのラマン散乱光強度との相関を示す図である。
【図34】正常尿にアセト酢酸リチウムを13.3mg
/ml増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
/ml増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
【図35】正常尿にβ−ヒドロキシ酪酸を16%(V/
V)になるように増量した試料のラマンスペクトルを示
す図である。
V)になるように増量した試料のラマンスペクトルを示
す図である。
【図36】正常尿にグロブリンを30mg/ml増量し
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図37】正常尿にヘモグロビンを30mg/ml増量
した試料のラマンスペクトルを示す図である。
した試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図38】正常尿にジタウロビリルビンを0.3mg/
ml増量した試料のラマンスペクトルを示す図である。
ml増量した試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図39】正常尿に亜硝酸ナトリウムを55.28mg
/ml増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
/ml増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
【図40】蒸留水に尿酸を飽和量増量した試料のラマン
スペクトルを示す図である。
スペクトルを示す図である。
【図41】蒸留水に葉酸を飽和量増量した試料のラマン
スペクトルを示す図である。
スペクトルを示す図である。
【図42】蒸留水にL−アスコルビン酸を飽和量増量し
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図43】蒸留水にビタミンB2を飽和量増量した試料
のラマンスペクトルを示す図である。
のラマンスペクトルを示す図である。
【図44】蒸留水にクレアチン1水和物を飽和量増量し
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
た試料のラマンスペクトルを示す図である。
【図45】蒸留水にクレアチニンを飽和量増量した試料
のラマンスペクトルを示す図である。
のラマンスペクトルを示す図である。
【図46】蒸留水にα−アミラーゼを飽和量増量した試
料のラマンスペクトルを示す図である。
料のラマンスペクトルを示す図である。
【図47】蒸留水にβ−アミラーゼを飽和量増量した試
料のラマンスペクトルを示す図である。
料のラマンスペクトルを示す図である。
【図48】蒸留水にアンモニアを25%(V/V)にな
るように増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
るように増量した試料のラマンスペクトルを示す図であ
る。
【図49】蒸留水にイノシトールを飽和量増量した試料
のラマンスペクトルを示す図である。
のラマンスペクトルを示す図である。
【図50】蒸留水にガラクトースを飽和量増量した試料
のラマンスペクトルを示す図である。
のラマンスペクトルを示す図である。
【図51】蒸留水にフルクトースを飽和量増量した試料
のラマンスペクトルを示す図である。
のラマンスペクトルを示す図である。
【図52】各体液中成分の測定波数を示した図表であ
る。
る。
【図53】抜粋した体液中成分について、それぞれの濃
度とラマン散乱光強度との相関係数を示した図表であ
る。
度とラマン散乱光強度との相関係数を示した図表であ
る。
【図54】多変量回帰分析法を適用する場合の、スペク
トル測定から濃度定量までの手順を示すフローチャート
図である。
トル測定から濃度定量までの手順を示すフローチャート
図である。
【図55】尿中の複数成分の多変量回帰分析法により算
出した計算値と実測値との相関図である。
出した計算値と実測値との相関図である。
1 光源部 2 試料部 3 測定対象光学調整部 4 補正光学調整部 5 分光検出部 6 データ処理部
Claims (4)
- 【請求項1】 測定しようとする体液中の各成分につい
て、その成分の濃度とラマンスペクトル強度との相関が
良好な波数をその成分固有の測定波数として予め選択
し、 体液試料に対しラマン励起光を照射し、測定しようとす
る各成分についてのそれぞれの測定波数でのラマンスペ
クトル強度又はそれぞれの測定波数範囲でのラマンスペ
クトル積算強度を測定し、 各成分についてそれぞれの測定波数でのラマンスペクト
ル強度又はそれぞれの測定波数範囲でのラマンスペクト
ル積算強度とその成分の濃度について予め作成した検量
線を利用し、体液中の各成分を同時に定性・定量分析す
ることを特徴とする測定方法。 - 【請求項2】 体液試料に対しラマン励起光を照射し、
測定しようとする体液中の複数の各成分の濃度とラマン
スペクトル強度との相関が良好な波数を各成分固有の測
定波数としてそれらの測定波数でのラマンスペクトル強
度を測定し、又は任意の波数範囲の複数の波数における
ラマンスペクトル強度を測定し、 多変量回帰分析により体液試料中の複数成分を同時に定
性・定量分析することを特徴とする測定方法。 - 【請求項3】 各成分の濃度とラマンスペクトル強度と
の相関が良好な波数は、相関係数R2が0.8以上、好ま
しくは0.9以上の波数である請求項1又は2に記載の
測定方法。ただし、相関係数R2は次の式により算出さ
れる値である。 【数1】 xi:体液中成分の各点の濃度 yi:xiに対するラマンスペクトル強度 X :体液中成分の各点の濃度の平均値 Y :ラマンスペクトル強度の平均値 - 【請求項4】 測定しようとする体液成分として、アル
ブミン、グロブリン、ヘモグロビン、グルコース、アセ
ト酢酸リチウム、β-ヒドロキシ酪酸、アセトン、ジタ
ウロビリルビン、ウロビリン、亜硝酸ナトリウム、尿
素、尿酸、葉酸、アスコルビン酸、ビタミンB2、クレア
チン1水和物、クレアチニン、α−アミラーゼ、β−ア
ミラーゼ及びアンモニアのうちの少なくとも1成分を含
み、各成分の測定波数又は測定波数範囲は、 アルブミンに対しては590〜650cm-1付近、800〜860c
m-1付近、2342〜2402cm-1から選択し、 グロブリンに対しては158〜218cm-1付近、402〜462c
m-1付近、623〜683cm-1付近、807〜867cm-1付近、
822〜862cm-1付近、1353〜1413cm-1付近、1562〜16
22cm-1付近、1847〜1907cm-1付近、2095〜2155cm
-1付近、2340〜2400cm-1付近、2403〜2463cm-1付近
から選択し、 ヘモグロビンに対しては、807〜867cm-1付近、893〜9
53cm-1付近、1353〜1413cm-1付近、1562〜1622cm
-1付近、1840〜1900cm-1付近、2095〜2155cm-1付
近、2340〜2400cm-1付近、2403〜2463cm-1付近から
選択し、 グルコースに対しては、200〜554cm-1付近、810〜944
cm-1付近、2590〜2940cm-1付近から選択し、 アセト酢酸リチウムに対しては、799〜859cm-1付近、
1353〜1413cm-1付近、1840〜1900cm-1付近、2347〜
2407cm-1付近、2907〜2967cm-1付近から選択し、 β-ヒドロキシ酪酸に対しては、1420〜1480cm-1付
近、1557〜1617cm-1付近、1600〜1660cm-1付近、28
70〜2971cm-1付近から選択し、 アセトンに対しては、775〜845cm-1付近、1050〜1110
cm-1付近、1207〜1267cm-1付近、1399〜1459cm-1
付近、1680〜1740cm-1付近、2911〜2971cm-1付近か
ら選択し、 ジタウロビリルビンに対しては、927〜987cm-1付近、
1233〜1293cm-1付近、1586〜1616cm-1付近から選択
し、 ウロビリンに対しては、332〜2900cm-1から任意の位
置を選択し、 亜硝酸ナトリウムに対しては、783〜843cm-1付近、13
18〜1378cm-1付近から選択し、 尿素に対しては、501〜561cm-1付近、567〜627cm-1
付近、978〜1048cm-1付近、1033〜1093cm-1付近、1
138〜1198cm-1付近、1583〜1643cm-1付近から選択
し、 尿酸に対しては、640〜700cm-1付近から選択し、 葉酸に対しては、631〜691cm-1付近、816〜876cm-1
付近、901〜961cm-1付近、1355〜1415cm-1付近、15
62〜1622cm-1付近、1847〜1907cm-1付近、2093〜21
53cm-1付近、2339〜2399cm-1付近、2400〜2460cm
-1付近から選択し、 アスコルビン酸に対しては、800〜860cm-1付近、1673
〜1733cm-1付近、2919〜2979cm-1付近から選択し、 ビタミンB2に対しては、404〜464cm-1付近、626〜68
6cm-1付近、798〜858cm-1付近、860〜920cm-1付
近、1317〜1377cm-1付近、1546〜1606cm-1付近、18
34〜1894cm-1付近、2106〜2166cm-1付近、2360〜24
20cm-1付近、2419〜2479cm-1付近から選択し、 クレアチン1水和物に対しては、800〜860cm-1付近、
1563〜1623cm-1付近から選択し、 クレアチニンに対しては、538〜598cm-1付近、580〜6
40cm-1付近、665〜725cm-1付近、817〜877cm-1付
近、868〜928cm-1付近、1021〜1081cm-1付近、1550
〜1610cm-1付近、2868〜2900cm-1付近、2900〜2950
cm-1付近、2950〜2996cm-1付近から選択し、 α−アミラーゼに対しては、393〜453cm-1付近、631
〜691cm-1付近、792〜852cm-1付近、868〜928cm-
1付近、1333〜1393cm-1付近、1546〜1606cm-1付
近、1834〜1894cm-1付近、2334〜2394cm-1付近から
選択し、 β−アミラーゼに対しては、376〜436cm-1付近、622
〜682cm-1付近、783〜843cm-1付近、868〜928cm-
1付近、1334〜1394cm-1付近、1546〜1606cm-1付
近、1834〜1894cm-1付近、2665〜2725cm-1付近から
選択し、 アンモニアに対しては、3190〜3250cm-1付近、3292〜
3350cm-1付近、3377〜3437cm-1付近から選択し、 イノシトールに対しては、404〜464cm-1付近、805〜8
65cm-1付近、1014〜1074cm-1付近、1438〜1498cm
-1付近、2966〜3026cm-1付近から選択し、 ガラクトースに対しては、466〜526cm-1付近、835〜8
95cm-1付近、1032〜1092cm-1付近、1237〜1297cm
-1付近、1332〜1392cm-1付近、1438〜1498cm-1付
近、2946〜3006cm-1付近から選択し、 フルクトースに対しては、569〜629cm-1付近、772〜8
32cm-1付近、1044〜1106cm-1付近、1237〜1297cm
-1付近、1438〜1498cm-1付近、2966〜2996cm-1付近
から選択する請求項1から3のいずれかに記載の測定方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26233895A JPH0979982A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 体液中成分の光学的同時測定方法 |
| US08/672,026 US5796476A (en) | 1995-06-28 | 1996-06-26 | Method of optically measuring component in solution |
| EP96110521A EP0751388B1 (en) | 1995-06-28 | 1996-06-28 | Method of optically measuring a component in solution |
| CN96108652A CN1114098C (zh) | 1995-06-28 | 1996-06-28 | 溶液中成分的光学测定方法 |
| DE69623544T DE69623544T2 (de) | 1995-06-28 | 1996-06-28 | Verfahren zum optischen Bestimmung eines Stoffes in Lösung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26233895A JPH0979982A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 体液中成分の光学的同時測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0979982A true JPH0979982A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17374375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26233895A Pending JPH0979982A (ja) | 1995-06-28 | 1995-09-13 | 体液中成分の光学的同時測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0979982A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002538427A (ja) * | 1999-02-26 | 2002-11-12 | ジェネラル・スキャンニング・インコーポレイテッド | 光学式スキャナ較正装置 |
| WO2005071420A1 (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Arkray, Inc. | 蛋白質測定方法 |
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