JP6057387B2 - 分光分析器 - Google Patents
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Description
図1は、薬物又は他の試料(例えば、血液、生体試料のような)を検証又は同定する(すなわち、分析/特徴付ける)本発明による分光分析器10(例えば、分光光度計)の概要を示している。用語「薬物」は、臨床医に管理される9(例えば、病院、処方箋、又は薬局を通じて)か又は入手自由である患者らを治療するあらゆる製薬又は他の薬又は物質を包含すると広義に解釈されなければならない。分析器(装置)10は、作動の物理的制御の態様も処理の態様も制御するコントローラ12を含む。分析器10は、波長範囲の複数の波長を有する/複数の波長の電磁波22を生成及び放出するための電磁波源11を含む。電磁波源は、制御を目的として光検出器4又は類似物も有する場合がある。電磁波は、異なる波長での複数の電磁波ビーム又は複数の波長成分を含む単一の電磁波ビームの形態を取る可能性がある。
・1300nmと1400nmの間のピーク(実際のピークの1350nmの中心波長)(A)。
・1400nmと1500nmの間の谷(実際の谷の1450nmの中心波長)(B)。
・1500nmと1600nmの間の変曲点(実際の変曲点の1550の中心波長)(C)。
・1600nmと1800nmの間の勾配(D)。
・1800nmと2000nmの間のプラトー(E)。
・屈曲部も特性DとEの間の1800nm付近に示されている。
・波長#1 1310nm−特徴Aの領域1300〜1400nm内のもの。
・波長#2 1450nm、大まかに特徴Bの中心波長で又はその近く内のもの。
・波長#3 1800nm、特徴Eの縁部/屈曲部(すなわち、領域E内)でのもの。
本発明の1つの可能な実施形態をここで一例として詳細に説明する。これは、制限的ではなく例示的と考えるべきである。例えば、1組の30の薬物から水ベースの薬物の検証又は同定を行う装置に関連してこの実施形態を説明する。
○スペクトル特徴A(勾配)−1300nmと1400nmの間の第1の領域におけるもの。
○スペクトル特徴B(プラトー/谷)−1400nmと1500nmの間の第2領域におけるもの。
○スペクトル特徴C(勾配)−1500nmと600nmの間の第3領域におけるもの。
○スペクトル特徴D(ピーク)−1600nmと1700nmの間の第4領域におけるもの。
○スペクトル特徴E(変曲点)−1700nmと1800nmの間の第5領域におけるもの。
○スペクトル特徴F(屈曲部)、1800nmと2000nmの間の第6領域。
−トレーニング試料セット103
−第2の(比較)試料101、及び
−対照試料102
のセットの各々に対してx軸の切片値を見つける、段階92。
図12は、装置10の代替的な実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用するのではなく、電磁波源11を形成する6つのレーザ51a〜51fが、反射タイプの回折格子120の方向に電磁波ビーム22を放出するように配置される。各レーザ51a〜51fは、回折格子の方向に調節されたか又は調節可能な波長の平行化された電磁ビーム22を放出するように作動可能である。各レーザ51a〜51fの回折格子面上の入射角Xは、1次回ビームが同じ角度Yで出て、従って、各レーザの共通の光路14aが生成されるように選択される。コントローラ12は、試料に向けて単一の波長のビームを放出するために連続して各レーザ51a〜51fを作動させる。代替的に、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16の方向に放出することができるように複数のレーザ51a〜51fを同時に作動させることができる。別々の回折格子又はビームスプリッタ21を使用して、例えば、図1に示すように基準チャンネル試料19がある場合は、基準チャンネル試料19の方向にビームを誘導することができる。実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に図示及び説明するようなものとすることができる。
図13は、装置10の別の代替的な実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用するのではなく、電磁波源11を形成する6つのレーザ51〜51fが、試料経路14aに沿って放出電磁波ビーム22を向け直すそれぞれのビームスプリッタ130a〜130fの方向に電磁波ビーム14aを放出するように配置される。コントローラ12は、それぞれのビームスプリッタ130a〜130fを通じて試料に向けて調節されたか又は調節可能な波長の電磁波を放出するように各電磁波源11を制御することができる。代替的に、試料16の方向に14a複数の波長成分を有する電磁ビーム22を供給するために、レーザ51a〜51fの2つ又はそれよりも多くを同時に作動させることができる。ビームスプリッタからの透過されたエネルギを吸い取る吸収体135が、ビームスプリッタアレイの後に設けられる。別々の回折格子又はビームスプリッタ21を使用して、例えば、図1に示すように基準チャンネル試料19がある場合は、基準チャンネル試料19の方向にビームを誘導することができる。実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に図示及び説明するようなものとすることができる。
図14は、装置10の代替的な実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用するのではなく、電磁波源11を形成する6つのレーザ51a〜51fが、プリズム140の方向に電磁波ビーム22を放出するように配置される。各レーザ51a〜51fは、プリズムの方向に調節されたか又は調節可能な波長の平行化された電磁ビーム14aを放出するように作動可能である。各レーザ51a〜51fの回折格子面上の入射角Xは、1次屈折ビーム22が同じ角度Yで14a出て、従って、各レーザ51a〜51fの共通の光路14aが生成されるように選択される。コントローラ12は、試料に向けて単一の波長のビームを放出するために連続して各レーザ51a〜51fを作動させる。代替的に、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16の方向に14a放出することができるように複数のレーザ51a〜51fを同時に作動させることができる。別々の回折格子又はビームスプリッタ21を使用して、例えば、図1に示すように基準チャンネル試料19がある場合は、基準チャンネル試料19の方向にビームを誘導することができる。実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に図示及び説明するようなものとすることができる。
図20は、装置10の代替的な実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用するのではなく、電磁波源11を形成する6つのレーザ51a〜51fが、平面光波回路(PLC)(光ファイバ結合器)200の方向に別々の光ファイバケーブル201a〜201fを通じて電磁波ビーム22を放出するように配置される。各レーザ51a〜51fは、光ファイバケーブル201a〜201fを通じてPLC200の方向に調節されたか又は調節可能な波長の平行化された電磁ビーム14aを放出するように作動可能である。コントローラ12は、試料に向けて単一の波長のビームを放出するために連続して各レーザ51a〜51fを作動させる。代替的に、複数の波長成分を含む電磁ビーム22を試料16の方向に14a放出することができるように複数のレーザ51a〜51fを同時に作動させることができる。別々の回折格子又はビームスプリッタ21を使用して、例えば、図1に示すように基準チャンネル試料19がある場合は、基準チャンネル試料19の方向にビームを誘導することができる。実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に図示及び説明するようなものとすることができる。
図21は、装置10の代替的な実施形態を示している。この実施形態において、カルーセル50を使用するのではなく、電磁波源11を形成する6つのレーザを含む単一パッケージ211が、一体型コリメータレンズ210の方向に電磁波ビーム201a〜201fを放出するように配置される。レーザは、レンズ210の方向に6つの波長の各々で調節されたか又は調節可能な波長を放出するように作動可能である。コントローラ12は、試料に向けて単一の波長のビーム212a〜212fを放出するために連続してレーザを作動させる。代替的に、複数の波長成分を含む電磁ビーム22をレンズ210を通じて試料16の方向に14a放出することができるように複数のビーム51a〜51fを同時に作動させることができる。別々の回折格子又はビームスプリッタ21を使用して、例えば、図1に示すように基準チャンネル試料19がある場合は、基準チャンネル試料19の方向にビームを誘導することができる。実施形態の全ての他の態様は、図1、図2、図16、及び/又は図18に図示及び説明するようなものとすることができる。
選択された波長の1300〜2000nmの公称分析範囲は、薬物検証又は同定の改善のための長所を与えるように選択される。しかし、1300〜2000nmへの言及は、制限的と見なすべきではなく、僅かに異なる範囲又は完全に他の範囲のスペクトル特性に関連付けられた波長を選択することができることが認められるであろう。選択された波長(及び従ってスペクトル特性)は、液体担体内の薬物に対する同定/検証の改善をもたらすあらゆる分析範囲に入る。例えば、分析範囲は、1300nm〜1900nm、1350nm〜1950nm、1400nm〜1900nm、1500nm〜1800nmのような1300nm〜2000nmの部分集合、又は何らかの他の部分集合とすることができる。この範囲はまた、1250〜2050nm、1200nm〜2100nm、又は1150nm〜2150nmなどのようにより大きいものとすることができる。分析範囲は、1200nm〜1900nm又は1300nm〜1900nmのような公称範囲からオフセットしていることさえあり得る。これらは、非限定的な例である。一般的に、分析範囲は、例えば、1100nm〜1500nmからのどこででも開始することができ、1800nm〜2150nmからのどこででも終了することができると考えられる。それさえも非限定的であり、この範囲は、検証/同定の改善をもたらす何らかの完全に異なるものである可能性がある。更に、これらの分析範囲から外れ、かつ以前のこれらの分析範囲外にあるスペクトル特徴に対応する波長が、言及した分析範囲に入る波長と組み合わせて使用される可能性もある。分析範囲に入るスペクトル特性に対応する複数の波長を使用して性能が改善される。好ましくは、いずれか及び全ての波長は、分析範囲で選択されるが、それは、有用とすることができる他の範囲に入る波長を使用することを排除しない。
ここで、(1)では、以下の通りである。
は、試料チャンネル検出器の暗電流信号である。
Sは、試料セルを含む光路内の減衰を表す定数である。
Pは、試料セルを照らす入射電力である。
ここで、(2)では、以下の通りである。
は、レーザダイオードパッケージ内の基準光検出器の暗電流信号である。
Rは、基準に供給される入射電力の小部分を表す定数である。
ここで、(3)では、以下の通りである。
P0は、レーザからの平均出力電力である。
ΔPは、出力電力波形の変調振幅(変調の深さ)である。
φは、時間t=0での変調波形の位相である。
及び基準チャンネルに対して
を取得する。
N=S/R
により与えられる正規化出力Nを与える。
11 電磁波源
16 薬物試料
17 試料検出器
18 プロセッサ
Claims (21)
- 液体ベースの薬物試料を同定又は検証するための分析器であって、
試料に少なくとも1つのビームで少なくとも2つの異なる波長を含む電磁波を放出するための電磁波源と、
前記試料により影響を受けた前記放出電磁波から生じる影響を受けた電磁波を検出し該検出された影響を受けた電磁波を表す出力を与える試料検出器と、
前記検出された影響を受けた電磁波を表す前記検出器の出力から前記試料を同定又は検証するために基準薬物のデータベースに問い合わせるように構成されたプロセッサと、を備え、
各波長、又は前記波長の少なくとも2つが、実質的に1300nmと2000nmの間にあり、各波長、又は前記波長の少なくとも2つが、実質的に1300nmと2000nmの間の液体スペクトル内のスペクトル特性特徴の近傍の波長又はこれを跨ぐ領域内にあり、
スペクトル特性特徴の近傍またはスペクトル特性特徴を跨ぐ領域における各周波数での前記液体スペクトルと液体ベース薬物スペクトルの間の各波長での差を利用して、基準薬物から薬物を区別し、前記液体ベースの薬物を同定または検証する薬物同定または薬物検証ができるようにしている、
ことを特徴とする分析器。 - 前記電磁波は、各ビームが異なる波長を有する複数の電磁波ビームを含む、
請求項1に記載の分析器。 - 前記異なる波長は、1300nmと2000nmの間の前記液体スペクトル内の前記スペクトル特性の複数の少なくとも一部を跨ぐか又はこれらを捕捉する、
請求項1または2に記載の分析器。 - 前記液体スペクトルは、2つ又はそれよりも多くのスペクトル特性を含み、
各スペクトル特性が、前記液体スペクトルの領域に入るか又はそれを跨ぎ、
各波長が、前記領域の1つに入る、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の分析器。 - 前記スペクトル特性は、前記液体スペクトルのピーク、谷、変曲点、安定点又は領域プラトー、屈曲部、及び/又は勾配を含む、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の分析器。 - 前記液体は、水であり、かつ水スペクトルの以下の領域:
1300nmと1400nmの間の第1領域、
1400nmと1500nmの間の第2領域、
1500nmと1600nmの間の第3領域、
1600nmと1700nmの間の第4領域、
1700nmと1800nmの間の第5領域、及び
1800nmと2000nmの間の第6領域、
に入るスペクトル特性を含む、
請求項4または5に記載の分析器。 - 前記試料に放出された前記電磁波ビームを変調し、変調された前記試料検出器により検出された検出された影響を受けた電磁波をもたらすための変調器を更に含み、
前記検出器からの前記出力から前記試料を同定又は検証する部分としての前記プロセッサは、前記検出された影響を受けた変調電磁波を表す該出力から暗電流成分を除去する、
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の分析器。 - 前記プロセッサは、前記暗電流成分を除去するために、前記検出された影響を受けた変調電磁波を表す前記出力に正弦及び余弦関数を掛けて変調振動の周期にわたって積分することによって該暗電流成分を除去する、
請求項7に記載の分析器。 - 前記プロセッサは、前記変調されて検出された影響を受けた電磁波を表す前記出力にフーリエ変換を行い、かつ該変換されたものから前記暗電流成分を除去することによって該暗電流成分を除去する、
請求項7に記載の分析器。 - 前記電磁波源は、光検出器を含むレーザであり、
前記光検出器は、前記レーザからの電磁波を検出し、かつ基準情報を出力する、
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の分析器。 - 液体ベースの薬物試料を同定又は検証する方法であって、
試料に少なくとも1つのビームで少なくとも2つの異なる波長を含む電磁波を放出する段階と、
前記試料により影響を受けた前記放出電磁波から生じる影響を受けた電磁波を検出し、かつ該検出された影響を受けた電磁波を表す出力を与える段階と、
前記検出された影響を受けた電磁波を表す前記検出器の出力から前記試料を同定又は検証するために基準薬物のデータベースに問い合わせる段階と、を含み、
各波長又は該波長の少なくとも2つが、実質的に1300nmと2000nmの間にあり、各波長又は該波長の少なくとも2つが、実質的に1300nmと2000nmの間の液体スペクトルのスペクトル特性特徴の波長の近傍又はこれを跨ぐ領域内にあり、
スペクトル特性特徴の近傍またはスペクトル特性特徴を跨ぐ領域における各周波数での前記液体スペクトルと液体ベース薬物スペクトルの間の各波長での差を利用して、基準薬物から薬物を区別し、前記液体ベースの薬物を同定または検証する薬物同定または薬物検証ができるようにしている、
ことを特徴とする方法。 - 前記電磁波は、各ビームが異なる波長を有する複数の電磁波ビームを含む、
請求項11に記載の方法。 - 前記異なる波長は、1300nmと2000nmの間の前記液体スペクトル内の前記スペクトル特性の複数の少なくとも一部を跨ぐか又はこれらを捕捉する、
請求項11または12に記載の方法。 - 前記液体スペクトルは、2つ又はそれよりも多くのスペクトル特性を含み、
各スペクトル特性が、前記液体スペクトルの領域に入るか又はそれを跨ぎ、
各波長が、前記領域の1つに入る、
請求項11ないし13のいずれか1項に記載の方法。 - 前記スペクトル特性は、前記液体スペクトルのピーク、谷、変曲点、安定点又は領域、プラトー、屈曲部、及び/又は勾配を含む、
請求項11ないし14のいずれか1項に記載の方法。 - 前記液体は、水であり、かつ水スペクトルの以下の領域:
1300nmと1400nmの間の第1領域、
1400nmと1500nmの間の第2領域、
1500nmと1600nmの間の第3領域、
1600nmと1700nmの間の第4領域、
1700nmと1800nmの間の第5領域、及び
1800nmと2000nmの間の第6領域、
に入るスペクトル特性を含む、
請求項11ないし15のいずれか1項に記載の方法。 - 各レーザが、光検出器を含み、
前記光検出器は、前記レーザからの電磁波を検出し、かつ基準情報を出力する、
請求項11ないし16のいずれか1項に記載の方法。 - 液体担体内の薬物試料又は他の物質を同定又は検証するための分析器であって、
試料に少なくとも1つのビームで少なくとも2つの異なる選択された波長を含む電磁波を放出するための電磁波源と、
前記試料により影響を受けた前記放出電磁波から生じる影響を受けた電磁波を検出する試料検出器と、
前記検出された影響を受けた電磁波から前記試料を同定又は検証するためのプロセッサと、を含み、
各波長が、前記液体担体のスペクトル内のスペクトル特性の(又はこれを跨ぐ領域内の)波長の近くにあるように選択され、各波長が、該液体担体に適する分析範囲に入る、
ことを特徴とする分析器。 - 液体担体内の薬物試料又は他の物質を同定又は検証する方法であって、
試料に少なくとも1つのビームで少なくとも2つの異なる選択された波長を含む電磁波を放出する段階と、
前記試料により影響を受けた前記放出電磁波から生じる影響を受けた電磁波を検出する段階と、
前記検出された影響を受けた電磁波から前記試料を同定又は検証するために基準薬物のデータベースに問い合わせる段階と、を含み、
各波長が、前記液体担体のスペクトル内のスペクトル特性の波長の近傍又はこれを跨ぐ領域内にあるように選択され、各波長が、該液体担体に適する分析範囲に入る、
スペクトル特性特徴の近傍またはスペクトル特性特徴を跨ぐ領域における各周波数での前記液体スペクトルと液体ベース薬物スペクトルの間の各波長での差を利用して、基準薬物から薬物を区別し、前記液体ベースの薬物を同定または検証する薬物同定または薬物検証ができるようにしている、
ことを特徴とする方法。 - 前記電磁波源は、各レーザが固定の又は調節可能な波長で電磁波ビームを放出するように構成された単一パッケージ内の複数のレーザである、
請求項1、請求項11、請求項18、又は請求項19に記載の分析器。 - 前記試料検出器および/又は電磁波源とが、閉鎖システムにおいてサーミスタおよびペルチェ素子を使用し温度安定性を提供するように温度補償されている、
請求項1、請求項11、請求項18、又は請求項19に記載の分析器。
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