CN108956543A - 凝血酶原时间的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种凝血酶原时间(Prothrombin Time，PT)的测定方法，包括下述步骤：首先提供血液样本以及光源，并获取光源光线对应于血液样本的光学特征函数。后续，决定光学特征函数中的最小值、最大值以及导数极值，其中最大值是出现在最小值之后；导数极值是出现在最大值之后。再根据导数极值决定凝血酶原时间。

Description

凝血酶原时间的测定方法

技术领域

本发明是涉及一种血液凝固时间的测定方法。特别是涉及一种以光学原理来测定凝血酶原时间(Prothrombin Time，PT)的方法。

背景技术

凝血酶原时间是一种通过测定体外血液凝固的时间来模拟体内外源性凝血途径，用以反映外源性凝血途径和共同凝血途径凝血因子是否异常，是筛检止凝血功能最常用的试验之一。

检测凝血时间的典型方法，是以分析血液凝固时，血清中可溶性蛋白质转变为不可溶性蛋白质所产生的凝聚现象，并利用如颜色变化、反射、折射、冷光和荧光等光学方法进行检测。然而，现有的光学分析方法，需要大量的血液样本及高纯度的试剂，并且需要对血液样本进行分离处理，耗费的时间较长、耗材成本较高，且操作不便。

目前业界尚有采用电化学检测方法，利用血液凝固前后黏滞度的不同，会导致血液的阻抗(impedance)或电阻(resistance)产生对应变化的机制，来作为判断凝血程度的依据。此举虽然大大提高检测的简便性，却容易因为血球容积比及个体间血液中的电解质浓度不同，而导致测试的误差。

因此，有需要提供一种快速检测、方便操作及准确性高的凝血酶原时间测定方法，以改善现有技术所面临的问题。

发明内容

根据本发明的一实施例提供一种凝血酶原时间的测定方法，此凝血酶原时间的测定方法包括下述步骤：首先提供一血液样本以及一光源，并获取光源对应于血液样本的光学特性函数。之后，决定光学特性函数中的最小值、最大值以及导数极值，其中最大值出现在最小值之后；导数极值出现在最大值之后。后续，根据导数极值决定凝血酶原时间。

根据本发明的另一实施例提供一种凝血酶原时间的测定方法，此凝血酶原时间的测定方法包括下述步骤：首先提供一血液样本和一光源。再获取光源相对于血液样本的光学特性函数。然后，决定光学特性函数中的最大值与导数极值，其中最大值出现在一延迟时间之后；且导数极值出现在最大值之后。后续，根据导数极值决定凝血酶原时间。

根据本发明的又一实施例提供一种凝血酶原时间的测定方法，此凝血酶原时间的测定方法包括下述步骤：首先提供一血液样本和一光源。再获取光源相对于血液样本的光学特征函数。之后，决定光学特征函数中的一第一导数极值以及一第二导数极值，其中第一导数极值是出现在一延迟时间之后；且第二导数极值是出现在第一导数极值之后；第一导数极值及第二导数极值之一者为正数另一者为负数。后续，根据第二导数极值来决定凝血酶原时间。

根据上述实施例，本发明提供一种凝血酶原时间的测定方法，其是透过光学法测量血液在凝血反应时产生的光学参数变化，再进一步分析数据判定凝血酶原时间。详细而言，本发明提供一种凝血酶原时间的测定方法，其是透过光学法测量血液样本在凝血反应中产生的穿透率或反射率函数，再进一步找出函数中的导数极值以判定凝血酶原时间。在数学分析中，所谓极值是指函数中最大值及/或最小值的统称，而不论是在给定函数范围内产生的最大值及/或最小值[称为区域(local)极值或相对(relative)极值]，或是在全函数范围中产生的最大值及/或最小值[称为全域(global)极值或绝对(absolute)极值]均属其范畴。

在一实施例中，本发明提供的凝血酶原时间的测定方法，是通过光学感测装置，先测量自样品上样至凝血反应结束期间光线穿过待测区域及/或血液样本产生的穿透率函数，再根据穿透率函数求得最小导数值来决定凝血酶原时间。在另一实施例中，本发明提供的凝血酶原时间的测定方法，是通过光学感测装置，先测量自样品上样至凝血反应结束期间光线经待测区域及/或血液样本产生的反射率函数，再根据反射率函数求得最大导数值来决定凝血酶原时间。

由于，本发明的实施例所提供的方法仅需要少量的血液样本，且不需要对血液样本进行分离处理，即可通过光学检测及数据分析来决定凝血酶原时间。因此，具有操作简便、耗费时间较短、耗材成本较低等优势，可达到快速检测、方便操作及准确性高等其中的一发明目的。

附图说明

为了对本发明的上述实施例及其他目的、特征和优点能更明显易懂，特举数个较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下:

图1A为一种用来实施穿透式凝血酶原时间测定方法的光学检测装置的简单示意图；

图1B为由穿透式光学检测装置测量所得的穿透率函数示意图；

图2A是根据本发明的一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法的流程方块图；

图2B是根据本发明的一实施例绘示采用光学检测装置测量所得的穿透率函数与穿透率导数函数；

图3A是根据本发明的另一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法的流程方块图；

图3B是根据本发明另一实施例绘示采用光学检测装置测量所得的穿透率函数与穿透率导数函数；

图4A是根据本发明的又一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法的流程方块图；以及

图4B是根据本发明又一实施例绘示采用光学检测装置测量所得的穿透率函数与穿透率导数函数；

图5A是一种用来实施反射式凝血酶原时间测定方法的光学检测装置的简单示意图；

图5B是采用反射式光学检测装置测量所得的反射率函数示意图；

图6A是根据本发明的再一实施例所绘示的凝血酶原时间测定方法的流程方块图；

图6B是根据本发明的一实施例绘示采用光学检测装置测量所得的反射率函数与反射率导数函数；

图7A是根据本发明的另一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法的流程方块图；以及

图7B是根据本发明的一实施例绘示采用图5A的光学检测装置以及图7A的方法测量所得的反射率函数与反射率导数函数。

符号说明

10、20、30：凝血酶原时间的测定方法

11、21、31、41：穿透率函数

51、61、71：反射率函数

22、32、42：穿透率导数函数

62、72：反射率导数函数

100、500：光学检测装置 101：血液样本

102、502：光源 103、503：光线

104：容器 105、505：光感测器

106、506：控制器 507：反射片

301、401：延迟时间 PK：偏离峰值

t_s：起始时间点

t_b2、t_b3、t_b4、t_b6、t_b7：基准时间点

t₀：将血液样本注入测量区的时间点

t₁：穿透率区域最低点的时间点

t₂：穿透率区域最高点的时间点

t_r1：反射率区域最高点的时间点

t_r2：反射率区域最低点的时间点

t_MIN1：最小穿透值出现的时间点

t_MIN2：最小导数值出现的时间点

t_MAX1：最大穿透值出现的时间点

t_MAX2：最大导数值出现的时间点

t_MINr1：最小反射值出现的时间点

t_MAXr1：最大反射值出现的时间点

t_MAXr2：最大导数值出现的时间点

t_MINr2：最小导数值出现的时间点

Δt₂、Δt₃、Δt₄、Δt₆、Δt₇：时间长度

S21：提供血液样本和光源。

S22：测量光线穿过血液样本后所产生的穿透率函数。

S23：决定穿透率函数中的最小穿透值。

S24：决定穿透率函数中的最大穿透值。

S25：决定穿透率函数中的最小导数值。

S26：根据最小导数值来决定凝血酶原时间。

S31：提供血液样本和光源。

S32：测量光线穿过血液样本后所产生的穿透率函数

S33：在一段延迟时间之后，决定穿透率函数中的最大穿透值。

S34：决定穿透率函数中的最小导数值。

S35：根据最小导数值来决定凝血酶原时间。

S41：提供血液样本和光源。

S42：测量光线穿过血液样本后所产生的穿透率函数

S43：在一段延迟时间之后，决定穿透率函数中的最大导数值。

S44：决定穿透率函数中的最小导数值。

S45：根据最小导数值来决定凝血酶原时间。

S61：提供血液样本和光源。

S62：测量光线穿过血液样本后所产生的反射率函数。

S63：决定反射率函数中的最反射透值。

S64：决定反射率函数中的最大反射值。

S65：决定反射率函数中的最大导数值。

S66：根据最大导数值来决定凝血酶原时间。

S71：提供血液样本和光源。

S72：测量光线穿过血液样本后所产生的反射率函数。

S73：决定反射率函数中的最反射透值。

S74：决定反射率函数中的最小导数值。

S75：根据最大导数值来决定凝血酶原时间。

具体实施方式

本发明提供一种凝血酶原时间的测定方法。为了对本发明的上述实施例及其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附附图作详细说明。

但必须注意的是，这些特定的实施案例与方法，并非用以限定本发明。本发明仍可采用其他特征、元件、方法及参数来加以实施。较佳实施例的提出，仅是用以例示本发明的技术特征，并非用以限定本发明的权利要求。该技术领域中熟悉此技术者，将可根据以下说明书的描述，在不脱离本发明的精神范围内，作均等的修饰与变化。在不同实施例与附图之中，相同的元件，将以相同的元件符号加以表示。

本发明所述凝血酶原时间的光学检测方法可为穿透式或反射式检测，以下搭配附图做详细说明。请参照图1A至图1B，图1A为一种用来实施穿透式凝血酶原时间测定的光学检测装置100的示意图。图1B为采用穿透式光学检测装置测量所得的穿透率函数示意图，其中穿透率函数11是一种光穿透率(transmittance)与时间(t)的关系曲线。

根据本发明的一些实施例，如图1A所绘示，用以实施穿透式光学检测的光学检测装置100包括：血液样本101、光源102、容器104、光感测器105和控制器106，其中光源102及光感测器105分别位于装载血液样本101的容器104的相反两侧。光感测器105是用以接收穿过容器104中血液样本101之后的一部分光线103，以测量光线103穿过血液样本101后所产生的穿透率，并得到如图1B所示的穿透率函数11。

在本发明的一些实施例中，血液样本101可以是一种直接自活体中采集后，未经过(离心)分离或浓缩处理，而包含有各种血球及血浆等基本成分的全血(whole blood)样本；也可以是一种经过(离心)分离或浓缩处理之后的血浆样本，例如：缺血小板血浆(Platelet-Poor Plasma，PPP)或多血小板血浆(Platelet-Rich Plasma，PRP)。容器104是用来承载血液样本101及凝血反应试剂，容器104提供血液样本101及凝血试剂进行反应的空间，具体实施方式可以例如是：试管、毛细管、沟槽、试片流道或待测区。在穿透式检测装置的实施例中，容器104是透光的。

其中，光源102可以是波长实质介于380纳米(nm)到780纳米之间的可见光光源、波长实质介于760纳米至1毫米(mm)之间的红外光光源或波长实质介于200纳米到400纳米之间的紫外光光源。光感测器105包括可以将穿过血液样本101的光线103转换成电子信号(例如电压V)的光电转换装置。控制器106则包含能对前述电子信号进行转换运算的数字计算机处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、单芯片(MCU)、通用或特殊用途处理器以及相关的控制逻辑。

由光源102所出射的光线103，穿过血液样本101和容器104之后，入射至感测器105，再由感测器105测量得出光线103的穿透率。并通过连续测量或短周期的多次测量，得出在一段时间中(例如：自样品上样至凝血反应结束)光穿透率与时间(t)的关系曲线。

举例而言，在图1B所绘示的实施例之中，首先在起始时间点t_s(例如t_s＝0)开启光源102及感测器105，随即在时间点t₀开始将血液样本101注入容器104中，并且连续测量光线103的穿透率。通过感测器105的光电转换装置以及控制器106的运算得出光穿透率与时间(t)的关系曲线。由于在时间点t_s至时间点t₀之间，血液样本101尚未进入测量区，大部分的光线103会直接穿过容器104，故可将所测量到的数值视为光穿透率100％，并可以此测量数值来作为后续光穿透率正规化的标准。

血液样本101在时间点t₀注入测量区之后与试剂混合并开始凝血反应，因为血液样本101的阻挡，光线103穿透率会由时间点t₀的100％，迅速降低至时间点t₁的一区域最低位置。

之后，血液样本101中的红血球会逐渐形成钱串状的堆叠(rouleaux formation)，而容许光线103由堆叠缝隙中穿过，故而光线103的穿透率会由时间点t₁的最低位置反转，渐渐升高至时间点t₂的一区域最高点。接着，血液样本101中形成凝血酶和纤维蛋白，进而阻挡光线103穿透血液样本101，使光穿透率数值再度反转下降，最终趋于一稳定值。

可依不同状况定义适宜的计算凝血酶原时间的起始点。在一实施例中，凝血酶原时间的计算起始点是血液样本与试剂混合并开始反应的时间点。在本实施例中，凝血酶原时间的计算方式为血液样本注入测量区的时间点t₀起算，至光穿透率数值由区域最高点反转下降产生导数极值所经过的时间区段。

为了消除外在环境光的影响，在本发明的一些实施例中，感测器105在进行光线103穿透率的测量时，控制器106会以时序控制的方式切换光源102的开关状态，以产生多个相互对应的亮态及暗态，再由感测器105测量对应这些亮态的多个亮态光穿透率数值及对应这些暗态的多个暗态光穿透率数值。控制器106可根据这些亮态光穿透率数值和暗态光穿透率数值来进行运算，得出穿透率函数11。在本发明的一实施例中，控制器106是将这些相互对应的亮态光穿透率数值和暗态光穿透率数值相减，来得出穿透率函数11。但在发明的另一实施例中，控制器106是将这些相互对应的亮态光穿透率数值和暗态光穿透率数值相除，来得出穿透率函数11。

以下特举出一些实施例详细说明如何通过穿透率函数来推算凝血酶原时间。请参照图1A、图2A及图2B，图2A是根据本发明的一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法20的流程方块图。图2B是根据本发明的一实施例绘示采用穿透式光学检测装置测量所得的穿透率函数21与穿透率导数函数22。

凝血酶原时间测定方法20包括下述步骤：首先，提供血液样本和光源(如图2A所示的步骤S21)。接着，使用感测器测量光线穿过血液样本后所产生的穿透率，并且用于得到一个穿透率函数21(如图2A所示的步骤S22)。最后，根据穿透率函数21来决定凝血酶原时间。

决定凝血酶原时间的方法包括下述步骤：首先，决定穿透率函数21中的最小穿透值MIN1(如图2A的步骤S23所示)。在本实施例中，穿透率函数21中的最小穿透值MIN1是指在血液样本注入测量区之后的一区域最小光穿透率值。

详言之，血液样本101中包含多个红血球，当血液样本101被注入容器104之后，受到血液样本101的阻挡，光线103的光穿透率由起始的100％迅速降低。在一些实施例中，可采用穿透率下降比例定义血液样本注入容器的时间点t₀，例如：定义时间点t₀为光线103的穿透率持续降低至少15％或20％的时间点。于一些实施例中，可采用穿透率范围定义血液样本注入容器的时间点t₀，例如：定义时间点t₀为穿透率持续降低至10-40％的时间点。于一些实施例中，可采用穿透率门槛值定义血液样本注入容器的时间点t₀，例如：定义时间点t₀为光线103的穿透率首次低于90％的时间点。

之后，血液样本101中的红血球会逐渐形成盘状的成串堆叠，而容许光线103由堆叠缝隙中穿过。故而光线103的穿透率会反转上升。于一些实施例中，穿透率可以渐渐升高至约20-60％。在本实施例中，穿透率函数21中的最小穿透值MIN1是指，光穿透率数值从血液样本101被注入容器104的时间点t_b2＝1开始的100％降低至26％之后，再由最低点26％反转升高至27％的这段期间内，在穿透率函数21中所形成的至少一个波谷的区域最小光穿透率数值。在本实施例中，最小穿透值MIN1也是穿透率函数21的全域最小光穿透率值。

控制器106可待检测完成后再进行验证求取全域最小穿透率值或区域最小穿透率值。或者，控制器106可通过持续性或即时性(real time)的验证，来决定目前测量所得的光穿透率值是否为区域最小穿透率值(最小穿透值MIN1)。若验证结果为「非」，则继续验证程序；若验证结果为「是」，则进入下一个步骤(如图2A所示的步骤S24)。在本实施例中，最小穿透值MIN1的穿透率值实质为26％，其出现在从血液样本101被注入容器104的时间点t_b2之后约1秒的时间点t_MIN1(即t_MIN1＝2)。

接着，请参照图2A所示的步骤S24，决定穿透率函数21中的最大穿透值MAX1。其中，穿透率函数21中的最大穿透值MAX1是穿透率函数21的一区域最大穿透率值。此处所谓的区域最大穿透值是指，穿透率函数21从最小穿透值MIN1反转上升至再次反转下降之间所测量得到的最大光穿透率数值。

详言之，当血液样本101中的红血球的盘状堆叠因静置呈现稳定状态之后，由堆叠缝隙中穿过的光线103数量达到最高。接着，血液样本101中形成凝血酶和纤维蛋白，进而阻挡光线103穿透血液样本101，使光穿透率数值再度反转下降，最终趋于稳定。在本实施例中，最大穿透值MAX1是指光穿透率数值从最小穿透值MIN1的波谷反转上升至最高点后，再次反转下降至达成稳定的这段期间内，在穿透率函数21中所形成的至少一个波峰的最大光穿透率数值。在本实施例中，最大穿透值MAX1也是穿透率函数21的全域最大光穿透率值。

控制器106可通过周期性的验证，来决定目前测量所得的光穿透率值是否为区域最大穿透值(最大穿透值MAX1)。若验证结果为「非」，则继续验证程序；若验证结果为「是」，则进入下一个步骤(如图1A所示的步骤S25)。在本实施例中，最大穿透值MAX1的穿透率值实质为27％，其出现在起始时间点t_s起算经过约10秒后的时间点(t_MAX1＝10)。

请参照图2A所示的步骤S25，决定穿透率函数21中的最小导数值MIN2。在本发明的一些实施例中，控制器106可依据穿透率函数21进行运算得出穿透率导数函数22(如图2B所绘示)，并找出穿透率导数函数22中，出现在最大穿透值MAX1之后的最小导数值MIN2。在本实施例中，最小导数值MIN2出现在从血液样本101被注入容器104的时间点t_b2起算经过约10秒后的时间点t_MIN2(即t_MIN2＝11)。其中，最小导数值MIN2的出现，代表血液样本101因凝结现象，导致穿透率函数21中的光穿透率值反转下降。

后续请参照图2A所示的步骤S26，根据最小导数值来决定凝血酶原时间。在本发明的一些实施例中，凝血酶原时间的计算方式，是以血液样本101注入容器104中的时间点作为计算凝血酶原时间的基准时间点t_b2(t_b2＝1)。起算至最小导数值MIN2出现的时间点t_MIN2(例如t_MIN2＝11)的时间长度Δt₂。意即，将凝血酶原时间为最小导数值MIN2出现的时间点t_MIN2减掉基准时间点t_b2(Δt₂＝t_MIN2-t_b2)即得到凝血酶原时间，时间长度Δt₂约为10秒钟。

值得注意的是，一些实施例中所测得的穿透率函数包括偏离峰值PK。偏离峰值PK是指血液进入待测区过程中因流动变化所产生的光强度变化信号，其多为测量初期的短暂现象。根据观察，偏离峰值PK多发生在血液进入待测区的前6秒内，偏离峰值PK的最大值一般小于凝血信号的最大值，且其半高宽对应的时间长度一般小于3秒。在一些实施例中，在决定凝血酶原时间的方法中包括排除偏离峰值PK的步骤。可根据偏离峰值PK的特征选择合适的方法排除偏离峰值PK。例如：排除特定时间内产生的峰值、排除最大值介于特定范围内的峰值或排除半高宽对应的时间长度介于特定范围的峰值。

请参照图1A、图3A和图3B，图3A是根据本发明的另一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法30的流程方块图。其中，图3A所绘示的凝血酶原时间测定方法30可通过延迟时间的方式取代了图2A所绘示决定最小穿透值MIN1的步骤S23。图3B是绘示采用光学检测装置以及图3A的方法30测量所得的穿透率函数31与穿透率导数函数32，其中穿透率函数31包括偏移峰值PK。举例而言，在本实施例中，偏离峰值PK是指，穿透率函数31中光穿透率数值从最小穿透值MIN1反转上升之后，随即又反转下降所形成的一个波峰。

凝血酶原时间测定方法30包括下述步骤：首先，提供血液样本101和光源102(如图3A所示的步骤S31)，并测量光线103穿过血液样本101后所产生的穿透率，得到一个穿透率函数31(如图3A所示的步骤S32)。在一段延迟时间301(请参照图3B)之后，决定穿透率函数31中的最大穿透值MAX1(如图3A的步骤S33所示)。

在本实施例中，凝血酶原时间测定方法30是在血液样本101注入容器104中的时间点t_b3之后，延迟一段延迟时间301才对穿透率函数31进行分析，省略图2A所绘示决定最小穿透值MIN1的步骤S23。在此段延迟时间中，系统可同步进行其他信号读取及判定，例如：试片QC控制判读。延迟时间301实值介于1秒至6秒之间，例如：延迟时间301为2-4秒。在另一实施例中，可选择性地(optionally)进行如图2A所绘示的决定最小穿透值MIN1的步骤S23后才延迟一段延迟时间301；接着，再进行决定穿透率函数31中的最大穿透值MAX1的步骤S33。

详言之，在本实施例中，当血液样本101注入容器104并经过一段延迟时间301(例如延迟3秒)之后，穿透率函数31中的光穿透率数值已经低于一个门槛值(例如光穿透率数值实质低于85％或80％的门槛值)，且血液样本101中的红血球也已由散乱排列的状态开始形成钱串状堆叠，而容许光线103由堆叠缝隙中穿过的稳定状态。此时，穿透率函数31的光穿透率数值会由区域光穿透率最小值反转升高，达到穿透率函数31的区域最高点，即可决定最大穿透值MAX1。

后续，再如图3A的步骤S34决定穿透率导数函数32中的最小导数值MIN2(如图3B所示)。在本实施例中，最小导数值MIN2出现的时间点t_MIN2(t_MIN2＝11)晚于最大穿透值MAX1出现的时间点t_MAX1(t_MAX1＝10)。由于，提供液样本101和光源102的步骤S31、产生穿透率函数31的步骤S32、决定穿透率函数31中最大穿透值MAX1的步骤S33和决定穿透率导数函数32中最小导数值MIN2的步骤S34与前述步骤S21、S22、S24和S25实质上相同，故不在此赘述。

最后，根据最小导数值来决定凝血酶原时间(如图3A的步骤S35所示)。在本实施例中，是从血液样本101被注入容器104的时间点作为基准时间点t_b3(t_b3＝1)，计算最小导数值MIN2出现的时间点起算至基准时间点t_b3之间的时间长度Δt₃。意即，将凝血酶原时间为最小导数值MIN2出现的时间点t_MIN2减掉基准时间点t_b3(Δt₃＝t_MIN2-t_b3)即得到凝血酶原时间，时间长度Δt₃约为10秒钟。

在另外一些实施例中，可以通过直接决定穿透率函数中的最大导数值和最小导数值的方式，来判定凝血酶原时间。例如请搭配图1A继续参照图4A和图4B，图4A是根据本发明的又一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法40的流程方块图。图4B是绘示采用光学检测装置以及图4A的方法测量所得的穿透率函数41与穿透率导数函数42。其中，图4A所绘示的凝血酶原时间测定方法40省略了图2A所绘示决定最小穿透值MIN1的步骤S23和决定最大穿透值MAX1的步骤S24，并增加决定最大导数值MAX2的步骤S43。

凝血酶原时间测定方法40包括下述步骤：首先，提供血液样本101和光源102(如图4A所示的步骤S41)，并测量光线103穿过血液样本101后所产生的穿透率，得到一个穿透率函数41(如图4A所示的步骤S42)。由于，提供血液样本101和光源102的步骤S41、产生穿透率函数41的步骤S42与前述步骤S21和S22实质上相同，故不在此赘述。

从血液样本101被注入容器104的时间点t_b4(t_b4＝1)起算，经过一段延迟时间401(例如约3秒之后)，进行决定穿透率函数41中的最大导数值MAX2的步骤(如图4A的步骤S43所示)。在本实施例中，决定穿透率函数41中的最大导数值MAX2的方式，是以控制器106对穿透率函数41进行运算得出穿透率导数函数42，并找出穿透率导数函数42中，出现在延迟时间401之后的最大导数值MAX2。在一些实施例中，最大导数值MAX2是一个区域最大值。

后续，再决定穿透率函数41中的最小导数值MIN2(如图4A的步骤S44所示)。在本发明的一些实施例中，最小导数值MIN2是指穿透率导数函数42中在最大导数值MAX2之后的导数最小值(极值)。

详言之，血液样本101在血球呈现钱串状堆叠的稳定状态之后会因形成凝血酶和纤维蛋白，而阻挡光线103穿透血液样本101，导致穿透率函数41中的光穿透率值再度反转下降，最后趋于稳定。最小导数值MIN2出现的时间点t_MIN2，即是在最大导数值MAX2出现的时间点t_MAX2之后，光穿透率数值下降速率最快的时间点。

在本实施例中，决定最小导数值MIN2的方式，即是找出在最大导数值MAX2出现的时间点t_MAX2之后，穿透率导数函数2的区域最小值(极值)。其中，最小导数值MIN2也是穿透率导数函数42的全域最小值。最小导数值MIN2出现的时间点为t_MIN2(t_MIN2＝12)。

最后，根据最小导数值来决定凝血酶原时间(如图4A的步骤S45所示)。在本实施例中，是以血液样本101被注入容器104的时间点作为基准时间点t_b4(t_b4＝1)，计算最小导数值MIN2出现的时间点起算到基准时间点t_b4之间的时间长度Δt₄。意即，将凝血酶原时间为最小导数值MIN2出现的时间点t_MIN2减掉基准时间点t_b4(Δt₄＝t_MIN2-t_b4)即得到凝血酶原时间，时间长度Δt₄约为11秒钟。

在本发明的其他实施例中，凝血酶原时间测定方法也可以通过测量一段时间中(自样品上样至凝血反应结束)光线503被血液样本101反射的反射率与时间的关系曲线(以下简称反射率函数)来进行计算。请参照图5A至图5B，图5A是绘示一种用来实施反射式凝血酶原时间测定方法的光学检测装置500的示意图。图5B是绘示采用反射式光学检测装置测量所得的反射率函数51。

根据本发明的一些实施例，如图5A所绘示，用以实施反射式光学检测的光学检测装置500包括：血液样本101、光源502、容器104、光感测器505、控制器506和反射片507，其中光源502及光感测器505分别位于装载血液样本101的容器104的同一侧。光感测器505是用以接收被血液样本101或反射片507反射之后的一部分光线503，以测量光线503被血液样本101反射后所产生的反射率，并得到如图5B所示的反射率函数51。

在本发明的一些实施例中，血液样本101可以是一种直接自活体中采集后，未经过(离心)分离或浓缩处理，而包含有各种血球及血浆等基本成分的全血样本；也可以是一种经过(离心)分离或浓缩处理之后的血浆样本，例如：缺血小板血浆。容器104是用来承载血液样本101，可以例如是：试管、毛细管、沟槽、试片流道或待测区。在反射式检测的实施例中，容器104可为透光或部分透光的。举例而言，在图5B所绘示的实施例之中，首先在起始时间点t_s(例如t_s＝0)开启光源502及感测器505，随即在时间点t₀(t₀＝1)将血液样本101注入容器104中，并且连续测量光线503的反射率。通过感测器505的光电转换装置以及控制器506的运算得出光反射率与时间(t)的关系曲线(如图5B所绘示的反射率函数51)。由于在时间点t_s至时间点t₀之间，血液样本101尚未进入测量区，大部分的光线503会被血液样本101及反射片507所反射，故可将所测量到的数值视为反射率100％，并用此测量数值来作为后续反射率正规化的标准。

血液样本101在时间点t_s开始注入测量区之后，因为流动中血液样本101的吸光及漫射，而使反射的光线503减少，并随血液样本停止流动使反射率反转。因此，反射率由时间点t₀的100％，迅速降低至一区域最低位置后反转上升至时间点t_r1。之后，血液样本101中的红血球会形成钱串状的堆叠，使反射率会由区域最高位置(时间点t_r1)反转下降至时间点t_r2的区域最低点。接着，血液样本101中形成凝血酶和纤维蛋白而再次反射光线103，使光反射率数值再度反转上升。待凝血酶和纤维蛋白的在结构趋于稳定之后，反射率最终趋于稳定。

凝血酶原时间的计算方式，是计算将血液样本101注入测量区的时间点t₀起算，至光反射率数值由区域最高点(时间点t_r1)反转下降产生导数极值(时间点t_r2)所经过的时间区段。

以下举出多个实施例说明如何通过反射率函数来推算凝血酶原时间。请参照图6A和图6B，图6A是根据本发明的一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法60的流程方块图。图6B是根据本发明的一实施例绘示采用图5A的光学检测装置500以及图6A的方法60测量所得的反射率函数61与反射率导数函数62。凝血酶原时间测定方法60包括下述步骤：首先，提供血液样本和光源(如图6A所示的步骤S61)。接着，使用感测器505测量被血液样本101反射后所产生的反射率，并得到如图6B所示的反射率函数61(如图6A所示的步骤S62)。最后，根据反射率函数来决定凝血酶原时间。

决定凝血酶原时间的方法包括下述步骤：首先决定反射率函数61中的最小反射值MINr1(如图6A的步骤S63所示)。在本实施例中，反射率函数61中的最小反射值MINr1是指在血液样本101注入测量区的时间点之后的一个区域最小光反射率值。详言之，因为血液样本101流动时散乱排列的红血球会阻挡与散射光线503，使光线503的反射率持续降低至少1％或2％。于本实施例中，反射率会持续降低至约97％后随血液样本静止而反转上升。之后，血液样本101中的红血球会形成钱串状的堆叠，故而光线503的反射率会由区域最高位置再反转下降。

在本实施例中，反射率函数61中的最小反射值MINr1是指，光反射率数值从血液样本101被注入容器104的时间点t_b6(t_b6＝1)的100％降低至97％，再由最低点97％反转升高的这段期间内，在反射率函数61中所形成的至少一个波谷的最小光反射率数值。

其中，控制器506可待检测完成后再进行验证求取全域最小反射率值或区域最小反射率值。或者，控制器506可通过持续性或即时性的验证，来决定目前测量所得的光反射值是否为区域最小反射率值(最小反射值MINr1)。若验证结果为「非」，则继续验证程序；若验证结果为「是」，则进入下一个步骤(如图6A所示的步骤S64)。在本实施例中，最小反射值MINr1的反射率值实质为97％，其出现在从血液样本101被注入容器104的时间点t_b6之后约1秒的时间点t_MINr1(即t_MINr1＝2)。

接着请参照图6A所示的步骤S64，决定反射率函数61中的最大反射值MAXr1。其中，反射率函数61中的最大反射值MAXr1是反射率函数61的一区域最大反射率值。此处所谓的区域最大反射值是指，反射率函数61从最小反射值MINr1反转上升之后所测量得到的最大光反射率数值。

详言之，当血液样本101形成钱串状堆叠后因红血球反射面积下降，使光线503的反射降到最低。接着，血液样本101中形成凝血酶和纤维蛋白而反射光线503，使光反射率数值再度反转上升。例如在本发明的一些实施例中，最大反射值MAXr1是指光反射率数值从最小反射值MINr1的波谷反转上升至最高点后再次反转下降，在反射率函数61中所形成的至少一个波峰的最大光反射率数值。

控制器506可通过周期性的验证，来决定目前测量所得的光反射率值是否为区域最大反射值(最大反射值MAXr1)。若验证结果为「非」，则继续验证程序；若验证结果为「是」，则进入下一个步骤(如图6A所示的步骤S65)。在本实施例中，最大反射值MAXr1实质为97.5％，其出现在时间点t_MAXr1(t_MAXr1＝5)。

请参照图6A所示的步骤S65，决定反射率函数61中的最大导数值MAXr2。在本发明的一些实施例中，控制器506可依据反射率函数61进行运算得出反射率导数函数62(如图6B所绘示)，并找出反射率导数函数62中，出现在最大反射值MAXr1之后的最大导数值MAXr2。在本实施例中，最大导数值MAXr2出现在时间点t_MAXr2(t_MAXr2＝11)。其中，最大导数值MAXr2的出现，代表血液样本101因钱串状堆叠，导致反射率函数61中的光反射率值反转下降。例如反射率值下降至约为96.75％的另一个区域最小值MINr2。后续，由于凝血酶和纤维蛋白再度反射部分光线503，进而使反射率由区域最低值MINr2再次上升最终趋于稳定。

后续请参照图6A所示的步骤S66，根据最大导数值MAXr2来决定凝血酶原时间。在本发明的一些实施例中，凝血酶原时间的计算方式，是以血液样本101注入容器104中的时间点作为计算凝血酶原时间的基准时间点t_b6(即t_b6＝1)。起算至最大导数值MAXr2出现的时间点t_MAXr2(即t_MAXr2＝11)的时间长度Δt₆。意即，将凝血酶原时间为最大导数值MAXr2出现的时间点t_MAXr2减掉基准时间点t_b6(Δt₆＝t_MAXr2-t_b6)即得到凝血酶原时间，时间长度Δt₆约为10秒钟。

请参照图5A、图7A和图7B，图7A是根据本发明的另一实施例所绘示的一种凝血酶原时间测定方法70的流程方块图。图7B是根据本发明的一实施例绘示采用图5A的光学检测装置500以及图7A的方法70测量所得的反射率函数71与反射率导数函数72。凝血酶原时间测定方法70包括下述步骤：首先，提供血液样本和光源(如图7A所示的步骤S61)。接着，使用感测器505测量被血液样本101反射后所产生的反射率，并得到如图7B所示的反射率函数71(如图7A所示的步骤S72)。最后，根据反射率函数来决定凝血酶原时间。

决定凝血酶原时间的方法包括下述步骤：首先决定反射率函数71中的最小反射值MINr1(如图7A的步骤S73所示)。在本实施例中，反射率函数71中的最小反射值MINr1是指在血液样本101注入测量区的时间点之后的一个区域最小光反射率值。详言之，因为血液样本101流入待测区后阻挡与散射光线503，使光线503的反射率持续降低至少20％或30％。于本实施例中，反射率会持续降低至约70％后随血液样本静止而反转上升。

在本实施例中，反射率函数71中的最小反射值MINr1是指，光反射率数值从血液样本101被注入容器104的时间点t_b7(t_b7＝1)的100％降低至70％，再由最低点70％反转升高的这段期间内，在反射率函数71中所形成的至少一个波谷的最小光反射率数值。

其中，控制器506可待检测完成后再进行验证求取全域最小反射率值或区域最小反射率值。或者，控制器506可通过持续性或即时性的验证，来决定目前测量所得的光反射值是否为区域最小反射率值(最小反射值MINr1)。若验证结果为「非」，则继续验证程序；若验证结果为「是」，则进入下一个步骤(如图7A所示的步骤S74)。在本实施例中，最小反射值MINr1的反射率值实质为70％，其出现的时间点为t_MINr1(即t_MINr1＝2)。

接着请参照图7A所示的步骤S74，决定反射率函数71中的最小导数值MINr2。在本发明的一些实施例中，控制器506可依据反射率函数71进行运算得出反射率导数函数72(如图7B所绘示)，并找出反射率导数函数72中的最小导数值MINr2。在本实施例中，最小导数值MINr2出现的时间点为t_MINr2(t_MINr2＝25)。其中，最小导数值MINr2的出现，代表血液样本101形成凝血酶和纤维蛋白影响血球反射光线503，使反射率由区域最大值再反转下降，最终趋于稳定。

后续请参照图7A所示的步骤S75，根据最小导数值MINr2来决定凝血酶原时间。在本发明的一些实施例中，凝血酶原时间的计算方式，是以血液样本101注入容器104中的时间点作为计算凝血酶原时间的基准时间点t_b7(t_b7＝1)。起算至最小导数值MINr2出现的时间点t_MINr2(即t_MINr2＝25)的时间长度Δt₇。意即，凝血酶原时间为最小导数值MINr2出现的时间点t_MINr2减掉基准时间点t_b7(Δt₇＝t_MINr2-t_b7)，时间长度Δt₇约为24秒钟。

根据上述实施例，本发明提供一种凝血酶原时间的测定方法，其是透过光学法测量血液在凝血反应时产生的光学参数变化，再进一步分析数据判定凝血酶原时间。详细而言，本发明提供一种凝血酶原时间的测定方法，其是透过光学法测量血液在凝血反应中产生的穿透率或反射率函数，再进一步找出函数中的导数极值以判定凝血酶原时间。

在一实施例中，本发明提供的凝血酶原时间的测定方法，是通过光学感测装置，先测量自样品上样至凝血反应结束期间光线穿过待测区域及/或血液样本产生的穿透率函数。直到血液样本反应结束呈现稳定状态之后，再根据穿透率函数求得最小导数值来决定凝血酶原时间。

在另一实施例中，本发明提供的凝血酶原时间的测定方法，是通过光学感测装置，先测量自样品上样至凝血反应结束期间光线经待测区域及/或血液样本产生的反射率函数。直到血液样本反应结束呈现稳定状态之后，再根据反射率函数求得最大导数值来决定凝血酶原时间。

由于，本发明的实施例所提供的方法仅需要少量的血液样本，且不需要对血液样本进行分离处理，即可通过光学检测及数据分析来决定凝血酶原时间。因此，具有操作简便、耗费时间较短、耗材成本较低等优势，可达到快速检测、方便操作及准确性高的发明目的。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (22)

1.一种凝血酶原时间(Prothrombin Time，PT)的测定方法，包括：

提供一血液样本；

提供一光源；

获取该光源对应于该血液样本的一光学特征函数；

决定该光学特征函数中的一最小值及一最大值，其中该最大值是出现在该最小值之后；

决定该光学特征函数中的一导数极值，其中该导数极值是出现在该最大值之后；以及

根据该导数极值决定一凝血酶原时间。

2.如权利要求1所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该光学特征函数是一穿透率函数或一反射率函数。

3.如权利要求1所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该血液样本为一全血样本。

4.如权利要求1所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该最小值是一区域最小值，且该最大值是一区域最大值。

5.如权利要求1所述的凝血酶原时间的测定方法，其中决定该凝血酶原时间步骤包括：

决定一基准时间点；以及

计算该基准时间点至该导数极值所需时间为该凝血酶原时间。

6.如权利要求5所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该光学特征函数是一穿透率函数，该基准时间点为该穿透率函数中的一穿透率数值首次低于一门槛值的一时间点。

7.如权利要求1所述的凝血酶原时间的测定方法，还包括剔除该光学特征函数中至少一偏离峰值，其中该偏离峰值实质出现在该最小值之后及该最大值之前，且该至少一偏离峰值实质大于该最小值及小于该最大值。

8.如权利要求1所述的凝血酶原时间的测定方法，其中获取该光学特征函数的步骤包括：

以一时序控制方式切换该光源的开关状态，以产生多个亮态及多个暗态；

测量对应该些亮态的多个亮态光穿透率或亮态光反射率及对应该些暗态的多个暗态光穿透率或暗态光反射率；以及

根据该些亮态光穿透率或该些亮态光反射率和该些暗态光穿透率或该些暗态光反射率计算该光学特征函数。

9.如权利要求8所述的凝血酶原时间的测定方法，其中计算该光学特征函数的步骤包括，将该些亮态穿光透率或该些亮态光反射率与该些暗态光穿透率或该些暗态光反射率相减或相除。

10.一种凝血酶原时间的测定方法，包括：

提供一血液样本；

提供一光源；

获取该光源相对于该血液样本的一光学特征函数；

决定该光学特征函数中的一最大值，其中该最大值是出现在一延迟时间之后；

决定该光学特征函数中的一导数极值，其中该导数极值是出现在该最大值之后；以及

根据该导数极值决定一凝血酶原时间。

11.如权利要求10所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该血液样本为一全血样本。

12.如权利要求10所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该光学特征函数是一穿透率函数或一反射率函数。

13.如权利要求10所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该光学特征函数是一穿透率函数，该延迟时间是以该穿透率函数的一光穿透率数值首次低于一门槛值为一基准时间点。

14.如权利要求13所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该延迟时间实质小于6秒；且该门槛值实质为一起始光穿透率数值的80％。

15.如权利要求10所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该最大值是一区域最大值。

16.如权利要求10所述的凝血酶原时间的测定方法，其中获取该光学特征函数的步骤包括：

以一时序控制方式切换该光源的开关状态，以产生多个亮态及多个暗态；

测量对应该些亮态的多个亮态光穿透率或多个亮态光反射率及对应该些暗态的多个暗态光穿透率或多个暗态光反射率；以及

根据该些亮态光穿透率或该些亮态光反射率及该些暗态光穿透率或该些暗态光反射率计算该光学特征函数。

17.一种凝血酶原时间的测定方法，包括：

提供一血液样本；

提供一光源；

获取该光源对应该血液样本的一光学特征函数；

决定该光学特征函数中的一第一导数极值，其中该第一导数极值是出现在一延迟时间之后；

决定该光学特征函数中的一第二导数极值，其中该第二导数极值是出现在该第一导数极值之后，该第一导数极值及该第二导数极值之一者为正数另一者为负数；以及

根据该第二导数极值决定一凝血酶原时间。

18.如权利要求17所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该血液样本为一全血样本。

19.如权利要求17所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该光学特征函数是一穿透率函数或一反射率函数。

20.如权利要求17所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该光学特征函数具有一最大值以及一最小值；其中，该最大导数值是出现在该最小值和该最大值之后。

21.如权利要求17所述的凝血酶原时间的测定方法，其中该延迟时间实质小于6秒。

22.如权利要求16所述的凝血酶原时间的测定方法，其中获取该光学特征函数的步骤包括：

以一时序控制方式切换该光源的开关状态，以产生多个亮态及多个暗态；

测量对应该些亮态的多个亮态光穿透率或多个亮态光反射率及对应该些暗态的多个暗态光穿透率或多个暗态光反射率；以及

根据该些亮态光穿透率或该些亮态光反射率及该些暗态光穿透率或该些暗态光反射率计算该光学特征函数。