JP2018072156A - 血液凝固分析方法、血液凝固分析装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】血液凝固分析において、より適切に初期反応異常を判定する方法を提供する。【解決手段】血液凝固分析方法は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出し、データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をする。【選択図】図１

Description

本発明は、血液凝固分析に関する。

血液凝固分析では、血液凝固時間が測定される。血液凝固時間は、血液試料の濁度変化を光学的に検出して得られた凝固曲線から算出される。凝固曲線は、その初期の区間において、通常の凝固反応とは異なった濁度変化を生じさせる初期反応（Early Reaction）を示すことがある。初期反応は、例えば、多量のヘパリン投与がされた被験者又は播種性血管内凝固症候群（DIC）の被験者から採取された血液において生じることがある。

初期反応を凝固反応であると誤認識して、凝固時間を誤って算出することを初期反応異常（Early Reaction Error: ERE）という。特許文献１は、初期反応異常を検出する方法を開示している。特許文献１では、初期反応異常は、凝固反応曲線に設定された少なくとも一つのチェックポイント又はチェック領域における反応状態を監視することによって検出される。

特許第５８８９４８０号公報

初期反応は、発生確率が１％程度であり、その頻度は高くないが、特許文献１の方法は、凝固曲線が初期反応の特徴を有していれば、初期反応異常のおそれがあるものとみなすことで、初期反応異常を確実に検出できるという点において優れている。

一方、本発明者らは、初期反応があるからといって、必ずしも初期反応異常が起こるわけではないことを見出した。例えば、凝固曲線に、初期反応があっても、凝固時間が正しく求まっており、初期反応異常でない場合もある。具体的には、初期反応があっても、その後、凝固反応が正常に進んだ結果、凝固曲線全体としては、通常の凝固曲線とほぼ同様の形状となることがある。このような場合には、初期反応があっても凝固時間は正しく算出されることが期待され、初期反応異常として扱わなくても良いことを本発明者らは見出した。

本発明の一の態様は、血液凝固分析方法である。実施形態において前記方法は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出することを含む。血液試料の光学的検出値とは、血液試料の吸光度などの光学的特性を示す値であり、血液試料に照射された光に基づいて検出される。光学的検出値は、例えば、血液試料を透過した光の量、又は血液試料から散乱した光の量の検出値である。検出される光の量は、例えば、血液試料の吸光度又は濁度の変化によって変化する。

前記方法は、前記データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をすることを含む。基準凝固曲線とは、適合性判定の基準となる凝固曲線であり、例えば、図３に示すような異常のない一般的な凝固曲線に即して設定される。基準凝固曲線は、一般的な凝固曲線の形状を持つことができるように、凝固曲線における凝固反応開始点から凝固反応停止点までの区間に対応する曲線部分を少なくとも有する。

初期反応がある場合、凝固曲線の全体的な形状が、一般的な凝固曲線の形状から懸け離れることがあり、そのような凝固曲線から算出された凝固時間の信頼性は低い。しかし、初期反応があっても、凝固曲線の全体的な形状が、一般的な凝固曲線の形状に沿っていれば、凝固曲線から算出された凝固時間は信頼できる。したがって、凝固曲線としての一般的な形状を有する曲線を基準凝固曲線としておき、凝固曲線と基準凝固曲線との適合性を考慮することは、初期反応異常の判定において有用である。適合性の判定において、凝固曲線は、全検出期間のデータで表されるものである必要はなく、血液凝固時間を算出するために用いられる期間のデータを少なくも含めばよい。初期反応異常の判定は、適合性の判定結果以外の情報を用いて行われても良い。

血液凝固時間の算出と初期反応異常の判定の順序は、任意であり、特に限定されない。

実施形態において、前記方法は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出し、データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定し、適合性の判定結果に応じた出力態様で前記血液凝固時間を出力することをであってもよい。出力態様は、例えば、適合性の判定結果に応じた血液凝固時間の出力の有無である。他の出力態様は、例えば、血液凝固時間の出力の際における、適合性の判定結果に応じたフラグの出力の有無である。凝固時間の算出と適合性の判定の順序は、任意であり、特に限定されない。

本発明の他の態様は、血液凝固分析装置である。前記装置は、処理部を備える。実施形態において、処理部は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理を実行する。処理部は、前記データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をする処理を実行する。

実施形態において、処理部は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理と、データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定する処理と、適合性の判定結果に応じた出力態様での血液凝固時間出力処理と、を実行することができる。

本発明の他の態様は、コンピュータのプロセッサに血液凝固分析のための処理を実行させるコンピュータプログラムである。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納される。実施形態において、血液凝固分析のための処理は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理を含む。血液凝固分析のための処理は、データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をする処理を含む。

実施形態において、血液凝固分析のための処理は、測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理と、データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定する処理と、適合性の判定結果に応じた出力態様での血液凝固時間出力処理と、を含む。

血液凝固分析処理のフローチャートである。 血液凝固分析装置のブロック図である。 パーセント検出法の説明図である。 Slow Reaction チェックの説明図である。 Start Angle チェックの説明図である。 Early %チェックの説明図である。 適合性判定処理のフローチャートである。 パラメータｃ_１の説明図である。 パラメータｃ_１の説明図である。 パラメータａの説明図である。 パラメータａの説明図である。 出力画面を示す図である。 出力画面を示す図である。 ＥＲＥフラグ除去例を示す図である。 ＥＲＥフラグ除去例を示す図である。 ＥＲＥフラグ維持の第１例を示す図である。 ＥＲＥフラグ維持の第１例を示す図である。 ＥＲＥフラグ維持の第２例を示す図である。 ＥＲＥフラグ維持の第２例を示す図である。 ＥＲＥフラグ維持の第３例を示す図である。 ＥＲＥフラグ維持の第３例を示す図である。 Slow ReactionであってＥＲＥフラグが維持された例を示す図である。 Slow ReactionであってＥＲＥフラグが除去された例を示す図である。 Start Angle 1であってＥＲＥフラグが維持された例を示す図である。 Start Angle 1であってＥＲＥフラグが除去された例を示す図である。 Start Angle 2であってＥＲＥフラグが維持された例を示す図である。 Start Angle 2であってＥＲＥフラグが除去された例を示す図である。 Early %であってＥＲＥフラグが維持された例を示す図である。 Early %であってＥＲＥフラグが除去された例を示す図である。

［１．血液凝固分析］

図１に示すフローチャートは、血液凝固時間（以下、単に「凝固時間」という）を算出することを含む血液凝固分析処理を示している。図１の処理は、図２に示す血液凝固分析装置１００によって実行される。分析装置１００は、制御装置２０を備える。制御装置２０は、処理部２１及びメモリ２２を有するコンピュータを有している。制御装置２０は、処理部２１による処理結果等を出力するディスプレイ２４を有していてもよい。メモリ２０には、図１の処理のうち、処理部２１によって実行されるべき処理（ステップＳ２１からステップＳ２９）を、処理部２１に実行させるためのコンピュータプログラム２３が格納されている。

分析装置１００は、血液試料の測定のための測定装置１０を備える。測定装置１０は、例えば、凝固法により血液凝固分析のための測定をする。凝固法では、定量した血液検体を一定時間加温した後に測定用試薬を添加して血液試料を調製し、血液試料に光を照射し、血液が凝固する過程を血液試料の光学的特性の変化として検出する。

測定装置１０は、調製部１１及び測定部１２を有する。調製部１１は、血液検体を加温し、加温された血液検体に測定用試薬を添加し、血液試料を調製する。測定用試薬は、例えば、活性化部分トロンボプラスチン時間（ＡＰＴＴ）測定のための試薬である。血液試料は、測定部１２に搬送される。図１のステップＳ１１において、測定部１２は、血液試料の光学的検出を行う。

測定部１２は、光学的検出のため、照射部１４及び検出部１５を備える。照射部１３は、血液試料に光を照射する。照射部１３は、例えば、ハロゲンランプ又はＬＥＤである。検出部１５は、測定試料から受光した光量に応じた電気信号を光学的検出値として出力する。検出部１５は、血液試料からの透過光を受光してもよいし、散乱光を受光してもよい。以下では、検出部１５は、透過光を受光するものとして説明する。

血液試料の凝固反応が進むと、測定試料の濁度が上昇するため、血液試料を透過する光量が変化する。実施形態の検出部１５は、血液が凝固する過程を透過光の変化として検出する。なお、透過光を受光する場合、凝固反応の進行とともに受光光量は減少し、散乱光を受光する場合、凝固反応の進行とともに受光光量は増大する。

測定部１２は、ＡＤ変換器を含む信号処理部１６を備える。図１のステップＳ１２において、信号処理部１６は、検出部１５から出力された光学的検出値をデジタルデータに変換し、制御装置２０へ送信する。制御装置２０へ送信されるデジタルデータは、検出部１５による検出を開始してから検出終了するまでの検出期間における時系列データである。この時系列データは、前述のように、血液が凝固する過程を透過光量の経時的な変化として検出したものであり、凝固曲線データである。凝固曲線データは、例えば、サンプリング時間間隔が０．１秒である。検出開始から検出完了までの時間は、例えば、最大１時間である。

図１のステップＳ２１からステップ２３において、処理部２１は、受信した凝固曲線データに基づいて、血液凝固時間を算出する処理を実行する。実施形態においては、算出される血液凝固時間は、活性化部分トロンボプラスチン時間（ＡＰＴＴ）である。ＡＰＴＴの測定の際には、初期反応が生じやすい。血液凝固時間の算出の仕方については後述する。

ステップＳ２４からステップＳ２８において、処理部２１は、初期反応異常に関する処理を実行する。実施形態において、初期反応異常に関する処理は、ステップＳ２４の第１チェック処理と、ステップＳ２７の第２チェック処理と、を含む。第１チェック処理は、凝固曲線から、初期反応を示す特徴を検出する処理である。第２チェック処理は、凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定する処理である。

実施形態において、第１チェック処理は、初期反応の存在を検出するために、凝固曲線自体を評価する処理であるのに対して、第２チェック処理は、凝固時間を正しく算出することができる凝固曲線であるか否かを判定するために、凝固曲線の回帰曲線を評価する処理である。実施形態において、回帰曲線は、凝固曲線を基準凝固曲線に回帰させることで得られる。

初期反応異常に関する処理は、ステップＳ２６及びステップＳ２８のEarly Reaction Error(ERE)フラグ操作処理を含む。ＥＲＥフラグは、初期反応異常であるか否かを示し、第１チェック処理及び第２チェック処理の結果に応じて操作される。実施形態では、凝固曲線において少なくとも一つの初期反応特徴が検出され、かつ、凝固曲線と基準凝固曲線とが適合しないと判定された場合に、ＥＲＥフラグがセットされる。初期反応特徴が検出されても、凝固曲線と基準凝固曲線とが適合していればＥＲＥフラグはセットされない。

ステップＳ２９において、処理部２１は、それまでの処理の結果をディスプレイ２４に出力する。処理の結果は、ＥＲＥフラグに応じた出力（例えば、エラー表示）及び凝固時間の少なくともいずれか一方を含む。出力は、他のコンピュータへの処理結果の送信であってもよい。ステップＳ２４からステップＳ２９の処理の詳細については後述する。

［２．凝固時間］

図３は、凝固時間の算出に用いられる凝固曲線の基本形状を示している。図３に示すように、一般的な凝固曲線の形状は、例えば、シグモイド曲線に沿った形状となる。シグモイド曲線は、ギリシャ文字の語末形のシグマ又はラテン文字のｓに似た形状を有する。ここでのシグモイド曲線は、語末形のシグマ又はｓに似た形状であればよく、例えば、ロジスティック曲線又はゴンペルツ曲線と呼ばれるものを含む。また、ここでのシグモイド曲線は、横軸の値が大きくなるにつれて縦軸の値が増加する第１形状を有する曲線のほか、横軸の値が大きくなるにつれて縦軸の値が減少する第２形状を有する曲線を含む。図３に示す形状は、第２形状である。なお、光学的検出値が透過光量である場合、一般的な凝固曲線は、図３に示す第２形状となるが、光学的検出値が散乱光量である場合、一般的な凝固曲線は、第１形状となる。

図３に示すように、異常のない一般的な凝固曲線の場合、凝固反応開始前の透過光量は、ほぼ一定である。凝固反応の開始により、透過光量が単調減少する。凝固反応の停止後の透過光量は、ほぼ一定である。ただし、初期反応などの異常反応が生じた場合には、凝固曲線の形状は、図３に示す基本形状からの乖離が大きくなることがある。

凝固時間は、凝固曲線が図３のような形状をとることを前提として算出される。図３は、凝固時間の算出の仕方の一例として、パーセント検出法を示している。パーセント検出法は、凝固反応開始前のベースラインとなる透過光量を０％とし、凝固反応停止点における透過光量を１００％とし、透過光量が凝固検出％に達する時間を凝固時間として算出する方法である。凝固検出％は、ベースラインにおける透過光量と凝固反応停止点における透過光量との間隔に対する所定割合の値として設定される。凝固検出％は、透過光量が、ベースラインから所定割合（凝固検出％）ほど変化した凝固点を探索するために用いられる。凝固検出％は、０よりも大きく１００よりも小さい値に設定される。凝固検出％は、例えば、５０％に設定される。

図１のステップＳ２１において、処理部２１は、凝固曲線データにおいて、図３のベースライン探索区間内で透過光量が最大となる点（凝固反応開始点）を探索する。ベースライン探索区間は、検出開始からの所定期間（例えば、検出開始から６０秒後までの期間）であって、検出開始直後（０秒時点）に設定された所定のマスク時間（Mask Time）を除く期間である。凝固曲線データのうち、ベースライン探索区間に対応するデータが、ベースライン探索に用いられる。なお、マスク時間は例えば数秒程度である。処理部２１は、探索された凝固反応開始点における透過光量をベースラインとして決定する。なお、ここでは、ベースラインをベース光学的検出値ともいうものとする。

ステップＳ２２において、処理部２１は、凝固曲線データにおける凝固反応停止を探索する。凝固反応停止は、ベースラインと透過光量との差が、所定の凝固反応開始レベル（図３参照）を超えた時点以降の期間である凝固反応停止探索区間において探索される。凝固曲線データのうち、凝固反応停止区間に対応するデータが、凝固反応停止の探索に用いられる。凝固反応停止の探索においては、凝固反応停止による透過光の変化が小さくなる凝固反応停止点が探索される。凝固反応停止点における透過光量を、停止時光学的検出値というものとする。

ステップＳ２３において、処理部２１は、パーセント検出法に基づき、凝固時間を決定する。具体的には、処理部２１は、ベースラインにおける透過光量を０％とし、凝固反応停止点における透過光量（停止時光学的検出値）を１００％とし、透過光量が凝固検出％に達した時間を凝固時間として決定する。

［３．初期反応異常に関する処理］

［３．１ 初期反応を示す特徴の検出（第１チェック処理）］

ステップＳ２３において算出された凝固時間の信頼性を担保するため、処理部２１は、異常の有無を判定する処理を行う。異常は、初期反応異常を含む。なお、異常有無の判定は、初期反応異常以外の異常有無の判定を含んでも良い。

前述のように、実施形態において初期反応異常に関する処理は、図１のステップＳ２４の第１チェック処理を含む。第１チェック処理では、凝固曲線において初期反応を示す特徴が検出される。処理部２１は、凝固曲線において３つの特徴の少なくとも一つ検出されたか否かを判定する。処理部２１は、ステップＳ２４において、初期反応を示す特徴として、以下の３つの特徴の有無をチェックする。なお、初期反応を示す特徴は、以下の３つの一部であってもよいし、他の特徴を含んでも良い。
・Slow Reaction：凝固曲線において、第１光学的検出値TL1から第２光学的検出値TL2に変化するまでの時間（Time2-Time1）が基準期間であるMax timeよりも長いこと
・Start Angle：凝固曲線において、所定期間（1st check timeから2nd Check time）の光学的検出値の変化dH2-dH1)が基準値であるDeltaよりも大きいこと
・Early %：凝固曲線において、第３光学的検出値Check Pointに至るまでの時間が基準時間であるLimitよりも短いこと

少なくとも一つの特徴が検出されると、ステップＳ２６において、処理部２１は、ＥＲＥフラグを暫定的にセットする。初期反応を示す特徴が全く検出されない場合、処理部２１は、初期反応異常を示すフラグをセットせずに処理を処理反応異常に関する処理を終了する。すなわち、ステップＳ２３で算出された凝固時間は、初期反応異常のないものとして扱われる。なお、ＥＲＥフラグがセットされた場合、処理部２１は、セットされたＥＲＥフラグを維持して良いか否かの確認のため、引き続きステップＳ２７の第２チェック処理を行う。第２チェック処理については後述する。

以下、３つの特徴それぞれについて説明する。

［３．１．１ Slow Reaction チェック］

通常、血漿に試薬が添加されて反応が進んでフィブリンが形成されかける時点までは光学的検出値の変化量はごく小さいが、フィブリン形成が進むとともに短時間のうちに急激な光学的変化を起こす。したがって、フィブリン形成による光学的変化の起こり初めから凝固終了レベルの間に特定の変化量の位置にチェックポイントを設け、そこでの反応速度を調べれば、初期反応の特徴の有無をチェックすることが可能になる。

反応速度は、チェックポイントにおける単位時間当たりの光学的検出値の変化量を算出することにより得てもよいし、あるいは、チェックポイントを中心として一定範囲を設定し、その範囲内の光学的変化を起こすのに要する時間を算出してもよい。反応速度に閾値を設け（閾値は例えば実験的あるいは経験的に設定することができる）、閾値に満たない場合は、「反応速度異常」の特徴が検出されたことになる。

例えば、図４のように、凝固検出%を中心としたWidth[%]区間での反応時間(Time2-Time1)が、MaxTime[sec]数値より長かった場合に、ＥＲＥフラグをセットする。凝固検出％は、例えば、５０％であり、Width[%]は、例えば、１２％であり、Maxtimeは、例えば、８[sec]である。また、反応時間(Time2-Time1)が、MaxTime[sec]より長いという条件を満たし、かつ凝固時間より前に反応速度比が基準比Ratioを超える点が存在しなかった場合に、ＥＲＥフラグをセットしてもよい。

正常な血液検体がWidth[%]区間での透過光量変化に要する反応時間に比較して、異常な血液検体ではWidth[%]区間での透過光量変化に要する反応時間は長くなる。したがって、あらかじめ閾値MaxTime（MaxTimeは実験的あるいは経験的に決めることができる）を設定しておけば、Time2-Time1＞MaxTimeを満たした場合に初期反応異常として判定できる。

［３．１．２ Start Angle チェック］］

通常の凝固曲線における初期の時間帯（例えばＡＰＴＴでは約２０秒）には光学的検出量の変化はほとんどないので、凝固曲線の初期において特定の２つの時間をチェックポイントとして設定し、その間の光学的検出値の変化量を算出することによって、初期反応の特徴の有無を判断することができる。

Start Angleチェックのための閾値をあらかじめ設定しておき、２つのチェックポイント間の光学的検出量の変化量が閾値を超えた場合は、初期反応の特徴があることが検出される。さらに、ベースラインから凝固反応停止点までの光学的検出量の変化量にも閾値を設けておき、閾値に満たない場合は凝固時間の測定エラーとして、凝固時間を表示せずエラーフラグを表示するようにすることができる。閾値以上の場合は、エラーフラグを表示して測定エラーであることを示した上で凝固時間を表示することができる。

例えば、図５に示すように、凝固曲線における初期の時間帯（ＡＰＴＴでは約２０秒）で第１時間ポイント（1stCheckTime[sec]）、第２時間ポイント(2ndCheckTime[sec])をあらかじめ設定し、1stCheckTimeと2ndCheckTimeの間をチェック領域とする。第１時間チェックポイントは、例えば、凝固曲線の開始時点から４秒後であり、第２時間チェックポイントは、例えば、凝固曲線の開始時点から８秒後である。次に、チェック領域内の透過光変化量dH＝dH1-dH2を算出する。正常検体の透過光変化量に対して、異常検体の透過光変化量は大きくなる。したがって、閾値Delta[レベル]を設定し、dH1およびdH2の差：dH2-dH1≧Delta[レベル]を満たす場合は、ＥＲＥフラグをセットする。

また、ベースラインから凝固反応停止点までの透過光変化量dHに閾値dH Limit[レベル]を設定し、dH2-dH1≧Delta[レベル]かつdH≦dHLimitの場合(Start Angle 1)は、初期反応が見られた上にフィブリン形成による十分な光学的変化量がなかったとして測定エラーとして凝固時間を表示せずＥＲＥフラグを表示する。dH2-dH1≧Delta[レベル]かつdH＞dHLimitの場合(Start Angle 2)は、初期反応が見られるが十分な光学的変化量があったと判断し、エラーフラグを表示して測定エラーであることを示した上で凝固時間を表示する。

［３．１．３ Early % チェック］］

通常の血液検体では、フィブリン形成による光学的変化を起こすまでには比較的時間がかかる。一方、光学的変化を徐々に起こす血液検体では、血漿に試薬を添加した直後あるいは比較的早い時間で光学的変化が起こる。したがって、特定の光学的検出値の位置をチェックポイントとして設定し、そこに到達するまでの時間を算出し、あらかじめ設定しておいた閾値と比較することによって異常を検知することが可能になる。

例えば、図６に示すように、図６において、特定の透過光量のCheckPoint[%]をあらかじめ設定しておく。本チェック項目は、透過光量が変化し始める時間が早すぎないかどうかを監視するものであり、CheckPointは透過光量が変化し始める位置に設定することが好ましい。次にCheckPoint[%]まで変化するのに要する時間(Time)を算出する。CheckPointは、例えば、ベースラインを０％としたときに、６％の位置である。正常検体において透過光量が一定量まで変化するのに要する時間に比べて異常検体において透過光量が一定量まで変化するのに要する時間は短くなる。したがって、閾値Limit[sec]をあらかじめ設定しておき、Time＜Limitを満足する場合は、変化し始める時間が早すぎる、と判定し、ＥＲＥフラグを設定しディスプレイ２４に表示する。閾値Limitは、例えば、１６．８[sec]である。

［３．２ 基準凝固曲線との適合性判定（第２チェック処理）］

ステップＳ２４においては、初期反応特徴の少なくとも一つが検出されると、ステップＳ２７において、処理部２１は、第２チェック処理として、凝固曲線と基準凝固曲線との適合性を判定する。実施形態において、処理部２１は、第２チェック処理を、第１チェック処理の結果ＥＲＥフラグがセットされた場合に実行し、第１チェック処理においてＥＲＥフラグがセットされなかった場合には実行しない。第２チェック処理は処理負荷が大きいため、ＥＲＥフラグがセットされなかった場合には実行しないことで、処理負荷を軽減することができる。

図７に示すように、適合性判定は、ステップＳ３１に示す凝固曲線データの正規化を含む。ステップＳ３２において、正規化された凝固曲線データが基準凝固曲線のモデル（以下、単に「モデル」という）にフィッティングされる。モデルは、一般的な凝固曲線の形状に沿った曲線を描くことができる関数によって表される。

一般的な凝固曲線は図３に示すような形状であり、凝固時間は、凝固曲線が、図３に示すような形状を持つことを前提にしているため、基準となるモデルは、一般的な凝固曲線の形状に沿っていることが好ましい。一般的な凝固曲線は、例えばシグモイド曲線に沿っているため、モデルは、シグモイド関数によって表されるのが好ましい。モデルは、ゴンペルツ関数など他の関数によって表されてもよい。

シグモイド曲線によって表されるモデルは、例えば、以下の式で与えられる。

上記モデルにおいて、ｘは時間であり、ｆ（ｘ）は、時間ｘにおける正規化された透過光量である。上記モデルは、ｃ_０，ｃ_１，ａ及びｂの４つのパラメータを有する。処理部２１は、正規化された凝固曲線データを、モデルにカーブフィッティングさせて基準凝固曲線に回帰させ、パラメータｃ_０，ｃ_１，ａ及びｂの値を算出する。実施形態において、モデルにカーブフィッティングされる凝固曲線データは、検出期間における全データではなく、血液凝固時間の算出をするために用いられるデータである。実施形態において、血液凝固時間の算出をするために用いられるデータは、検出期間における全データから、マスク時間におけるデータを除いたものであるため、モデルにカーブフィッティングされる凝固曲線データも、検出期間における全データから、マスク時間におけるデータを除いたデータである。第２チェック処理に用いられる凝固曲線データは、少なくとも、凝固反応開始点から凝固反応停止点までの期間の光学的検出値のデータを含むのが好ましい。第２チェック処理に用いられる凝固曲線データは、凝固反応開始点よりも前のデータを含んだり、凝固反応停止よりも後のデータを含むのがより好ましい。

算出されたパラメータｃ_０，ｃ_１，ａ及びｂの値を持つモデルは、凝固曲線の回帰曲線を描くものとなる。実施形態において、フィッティングにより、パラメータｃ_０，ｃ_１，ａ及びｂを算出することは、回帰曲線を得ることである。

フィッティングのための演算は、フィッティングのためのソルバーを用いることで行える。ソルバーとしては、例えば、Microsoft Solver Foundationによって提供されるNelder Mead solverを用いることができる。

モデルにおいて、パラメータｃ_０は、回帰曲線の倍率を示す。パラメータｃ_１は、回帰曲線における凝固反応停止後の特性の指標である。ｃ_１の値が低い場合、図８Ａに示すように、凝固反応停止後の回帰曲線は傾斜が小さくほぼ平坦である。ｃ_１の値が高い場合、図８Ｂに示すように、凝固反応停止後も透過光量は時間の進行にともなって減少し、傾斜が大きくなる。凝固曲線データが、凝固反応停止よりも後のデータを含む場合には、パラメータｃ_１を評価することで、回帰曲線において、凝固反応停止後に対応する曲線部分の傾きを評価することができる。

パラメータａは、凝固反応進行中における回帰曲線の傾きの指標である。ａの値が低い場合、図９Ａに示すように、凝固反応の進行は低速であり、回帰曲線の傾きは比較的緩やかとなる。ａの値が高い場合、図９Ｂに示すように、凝固反応の進行は高速となり、凝固反応進行中の回帰曲線は急勾配となる。パラメータａを評価することで、回帰曲線において、凝固反応進行中に対応する曲線部分の傾きを評価することができる。

パラメータｂは、回帰曲線の変曲点を示す。変曲点ｂは、回帰曲線を凝固曲線とみなし、回帰曲線からパーセント検出法により算出される凝固時間に対応する。パラメータｂと、凝固曲線からパーセント検出法により算出された凝固時間と、との差を評価することで、回帰曲線から算出される凝固時間と、凝固曲線からパーセント検出法により算出された凝固時間と、の差を評価することができる。

回帰曲線が得られると、ステップＳ３３において、回帰曲線と凝固曲線とが一致している度合が算出される。実施形態において、回帰曲線と凝固曲線とが一致している度合は、以下のフィッティング率として計算される。フィッティング率の計算のため、まず、凝固曲線における最大透過光量OD_maxと最小透過光量OD_minとの差分dH=OD_max-OD_minが計算される。次に、回帰曲線及び凝固曲線の各時点ｉにおける、回帰曲線の値f(x_(i))と凝固曲線の透過光量OD_(i)との誤差Error_(i)=OD_(i)-{ODmax-dH*f(x_(i))}が計算される。

フィッティングのための閾値Thresholdは、例えば、dHの２％（Threshold=0.02*dH）に設定される。誤差Error_(i)が閾値Threshold未満であるデータポイントの数（エラーデータポイント数）が演算され、フィッティング率は、次のように計算される。
フィッティング率＝エラーデータポイント数／トータルのデータポイント数

回帰曲線と凝固曲線とが一致している度合は、上記のフィッティング率によって表されるものに限られず、例えば、誤差Error_(i)の総和によって表されても良い。

フィッティング率が求まると、ステップＳ３４において、適合条件判定が行われる。適合条件判定は、ＥＲＥフラグを除去できるか否かの判定である。実施形態において、適合条件判定は、以下の４つの条件を含む。
条件１：フィッティング率が９０％（所定値）以上であること
条件２：パラメータａの値が、０．０５（所定値）以上であること
条件３：測定された凝固時間とパラメータｂ（回帰曲線から求まる凝固時間）との差が１秒（所定時間）以内であること
条件４：パラメータｃ_１が０．０００５（所定値）以内であること

条件１は、回帰曲線が凝固曲線を適切に回帰していることを保証するために設けられている。条件２〜４は、回帰曲線が一般的な凝固曲線に適合していることを確認するために設けられている。モデルを表す関数は、一般的な凝固曲線の形状以外の形状も表すことができるため、条件２〜４を満たすか否かを確認することで、回帰曲線が、一般的な凝固曲線に適合していることを確認できる。実施形態においては、条件２〜４を全て満たすシグモイド曲線が基準凝固曲線となっている。実施形態においては、条件２〜４は、パラメータａ，ｂ，ｃ_１を評価することによって行われる。

条件２は、凝固反応の進行が十分に高速であることを確認するために設けられている。条件３は、測定された凝固時間とパラメータｂ（回帰曲線から求まる凝固時間）との差が小さいことが適合性の観点から重要であるため設けられている。条件４は、反応停止後における曲線形状がほぼ平坦であることを確認するために設けられている。

実施形態においては、上記４つの条件全ての条件が満たされる場合、凝固曲線は基準凝固曲線に適合していると判断され（ステップＳ３５）、全ての条件が満たされない場合、凝固曲線は基準凝固曲線に不適合であると判定される（ステップＳ３６）。本実施形態では、凝固曲線と基準凝固曲線との適合性の判定は、上記４つの条件の判定で行われるが、他の条件で判定されてもよい。適合性の判定は、上記４つの条件の全てを用いずに、４つのうちの一部の条件で判定されてもよいし、上記４つの条件にさらに条件を追加して判定されてもよい。

図１に示すように、凝固曲線は基準凝固曲線に適合していれば、ＥＲＥフラグは除去され、初期反応異常はないものとされる。不適合であれば、第１チェック処理でセットされたＥＲＥフラグが維持される。

［４．血液凝固時間出力処理］

ＥＲＥフラグが除去されると、ステップＳ２９において、ステップＳ２３で算出された凝固時間は、エラーフラグの表示なしで、ディスプレイ２４に表示される。ＥＲＥフラグがセットされている場合、エラーフラグが表示される。エラーフラグを表示する場合、凝固時間を表示することなくエラーフラグだけを表示してもよいし、凝固時間とともにエラーフラグを表示してもよい。このように、ＥＲＥフラグに応じて、凝固時間の出力態様を異ならせることができる。

図１１Ａは、凝固時間の出力画面２４０の例を示している。この出力画面２４０は、ディスプレイ２４に表示される。実施形態において、画面２４０は、凝固曲線の出力領域２と凝固時間などのパラメータの出力領域２４２とを有している。出力領域２４２には、出力領域２４１に表示された凝固曲線から算出された凝固時間（ＡＰＴＴ）２４３が表示される。ＥＲＥフラグがセットされている場合、凝固時間２４３の表示には、エラーフラグ２４４の表示が付加されている。図１１Ａにおいて、エラーフラグ２４４は「＊」である。このエラーフラグ２４４は、例えば、表示されている凝固時間２４３の信頼性が低いことを示す。

図１１Ｂは、出力画面２４０の他の例を示している。図１１Ｂにおいて、ＥＲＥフラグがセットされている場合、出力領域２４２における凝固時間（ＡＰＴＴ）２４６の表示は、エラーフラグである「＊」印によってマスクされ、算出された凝固時間をユーザが視認できないようになる。凝固時間をマスクは、例えば、算出された凝固時間の信頼性が著しく低い場合に有用である。

［５．適合性判定例］

［５．１ EREフラグが除去された例］

図１１Ａは、適合性判定によりＥＲＥフラグが除去されたＡＰＴＴ凝固曲線の例を示している。このＡＰＴＴ凝固曲線については、Early % チェックによりＥＲＥフラグがセットされた。このＡＰＴＴ凝固曲線をモデルにフィッティングさせることで得られたパラメータｃ１，ａ，ｂ及びフィッティング率は、以下のとおりであった。
ｃ_１：０．０００１８２
ａ：０．６２３
ｂ：１９．６８（凝固曲線からパーセント検出法により求まる凝固時間は１９．４秒）
フィッティング率：９１％

９１％のフィッティング率は条件１を満たし、ａ＝０．６２３は条件２を満たし、ｂ＝１９．６８は条件３を満たし、ｃ_１＝０．０００１８２は条件４を満たす。よって、図１１に示すＡＰＴＴ凝固曲線についてのＥＲＥフラグは除去され、エラーフラグなしで凝固時間１９．４秒が出力される。なお、図１１Ｂは、図１１ＡのＡＰＴＴ凝固曲線とフィッティングにより得られた回帰曲線を示している。

［５．２ EREフラグが維持される第１例］

図１２Ａは、適合性判定により不適合と判定されＥＲＥフラグが維持されたＡＰＴＴ凝固曲線の第１例を示している。このＡＰＴＴ凝固曲線については、Early % チェックによりＥＲＥフラグがセットされた。このＡＰＴＴ凝固曲線をモデルにフィッティングさせることで得られたパラメータｂの値が１６．９８であった。凝固曲線からパーセント検出法により求まる凝固時間は１３．７秒であって、ｂとの差が１秒以上あり、条件３を満たさないので、不適合と判定され、ＥＲＥフラグが維持された。なお、図１２Ｂは、図１２ＡのＡＰＴＴ凝固曲線とフィッティングにより得られた回帰曲線を示している。

［５．３ EREフラグが維持される第２例］

図１３Ａは、適合性判定により不適合と判定されＥＲＥフラグが維持されたＡＰＴＴ凝固曲線の第２例を示している。このＡＰＴＴ凝固曲線については、Early % チェックによりＥＲＥフラグがセットされた。このＡＰＴＴ凝固曲線をモデルにフィッティングさせることで得られたパラメータｃ_１の値は、０．００４０６であった。このｃ_１の値は、ｃ_１が０．０００５以内であるという条件４を満たさないので、不適合と判定され、ＥＲＥフラグが維持された。なお、図１３Ｂは、図１２ＡのＡＰＴＴ凝固曲線とフィッティングにより得られた回帰曲線を示している。

［５．４ EREフラグが維持される第３例］

図１４Ａは、適合性判定により不適合と判定されＥＲＥフラグが維持されたＡＰＴＴ凝固曲線の第３例を示している。このＡＰＴＴ凝固曲線については、Early % チェックによりＥＲＥフラグがセットされた。このＡＰＴＴ凝固曲線をモデルにフィッティングさせることで得られたパラメータａの値は、０．０２４であり、フィッティング率も７０％であった。このａの値は、ａの値が、０．０５以上であるという条件２を持たさず、フィッティング率が９０％以上という条件１も満たさないので、不適合と判定され、ＥＲＥフラグが維持された。なお、図１４Ｂは、図１２ＡのＡＰＴＴ凝固曲線とフィッティングにより得られた回帰曲線を示している。

［５．５ ＥＲＥフラグが除去される例と維持される例の対比］

図１５Ａ及び図１５Ｂは、いずれも、Slow Reactionチェックにより反応進行速度が遅いと判定されて、ＥＲＥフラグがセットされたＡＰＴＴ凝固曲線の例である。図１５ＡのＡＰＴＴ凝固曲線はシグモイド曲線からの乖離が大きくフィッティング率が低くなり適合性判定で不適合と判定されて、ＥＲＥフラグが維持される。一方、図１５ＢのＡＰＴＴ凝固曲線は、Slow Reactionであっても、シグモイド曲線へのフィッティング率が高く、反応進行中の曲線の傾きも比較的高いため、算出された凝固時間は信頼できるものである。したがって、図１５ＢのＡＰＴＴ凝固曲線についての適合性判定では、適合と判定され、ＥＲＥフラグが除去される。

図１６Ａ及び図１６Ｂは、いずれもStart Angle 1 チェックにより、反応開始前の初期区間における傾きが大きいと判定されて、ＥＲＥフラグがセットされたＡＰＴＴ凝固曲線の例である。図１６ＡのＡＰＴＴ凝固曲線は適合性判定でも不適合と判定されてＥＲＥフラグが維持される一方、図１６ＢのＡＰＴＴ凝固曲線は適合性判定で適合と判定されてＥＲＥフラグが除去された。

図１７Ａ及び図１７Ｂは、いずれもStart Angle 2 チェックにより、反応開始前の初期区間における傾きが大きいと判定されて、ＥＲＥフラグがセットされたＡＰＴＴ凝固曲線の例である。図１７ＡのＡＰＴＴ凝固曲線は適合性判定でも不適合と判定されてＥＲＥフラグが維持される一方、図１７ＢのＡＰＴＴ凝固曲線は適合性判定で適合と判定されてＥＲＥフラグが除去された。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、いずれもEarly % チェックにより、ＥＲＥフラグがセットされたＡＰＴＴ凝固曲線の例である。図１８ＡのＡＰＴＴ凝固曲線は適合性判定でも不適合と判定されてＥＲＥフラグが維持される一方、図１８ＢのＡＰＴＴ凝固曲線は適合性判定で適合と判定されてＥＲＥフラグが除去された。図１８ＡのＡＰＴＴ凝固曲線は初期反応による透過光量の低下がみられシグモイド曲線からの乖離が大きいため適合性判定でも不適合と判定される。一方、図１８ＢのＡＰＴＴ凝固曲線は凝固反応の開始が非常に早いために、Early % チェックでは凝固反応を初期反応として検出したものと考えられる。しかし、図１８ＢのＡＰＴＴ凝固曲線を全体としてみれば、初期反応はみられず、基準凝固曲線に適合しているため、適合性判定で適合と判定される。

［６．ＥＲＥフラグの削減結果］

表１は、適合性判定によるＥＲＥフラグの削減結果を示している。

表１に示すように、７０，０００件の凝固曲線データのうち、第１チェック処理により初期反応の特徴が抽出されＥＲＥフラグがセットされた数は４６０件であった。これら４６０件の凝固曲線形状を目視観察して、凝固時間が信頼できると判断されたもの（False Positive）は、２３９件であり、凝固時間が信頼できないと判断されたもの（True error）は、２２１件であった。

４６０件のうち、適合性判定（第２チェック処理）を行ってもＥＲＥフラグが維持されたものは、３２７件であった。これら３２７件の凝固曲線形状を目視観察して、凝固時間が信頼できると判断されたもの（False Positive）は、１０６件であり、凝固時間が信頼できないと判断されたもの（True error）は、２２１件であった。

適合性判定により、True errorを維持しつつ、False Positiveだけを削減できていることが表１からわかる。False Positiveの削減率は、５６％（＝（２３９−１０６）／２３９）であり、良好な結果が得られた。

１０ 測定装置
１１ 調製部
１２ 測定部
１４ 照射部
１５ 検出部
１６ 信号処理部
２１ 処理部
２２ メモリ
２３ プログラム
２４ ディスプレイ
１００ 血液凝固分析装置。

Claims (23)

1. 血液凝固分析方法であって、
   測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出し、
   前記データによって表される前記凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をする
   血液凝固分析方法。
2. 前記適合性の判定は、前記データを前記基準凝固曲線に回帰させた回帰曲線を得ることを含む
   請求項１に記載の血液凝固分析方法。
3. 前記適合性の判定は、前記データと前記回帰曲線とが一致している度合の算出を更に含む
   請求項２に記載の血液凝固分析方法。
4. 前記適合性の判定は、前記回帰曲線において、凝固反応進行中に対応する曲線部分の傾きの評価を更に含む
   請求項２又は３に記載の血液凝固分析方法。
5. 前記適合性の判定は、前記血液凝固時間と、前記回帰曲線を凝固曲線とみなして前記凝固曲線からから算出される凝固時間と、の差の評価を更に含む
   請求項２〜４のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
6. 前記適合性の判定は、前記回帰曲線において、凝固反応停止後に対応する曲線部分の傾きの評価を更に含む
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
7. 前記適合性の判定は、前記回帰曲線を表すパラメータの評価を更に含む
   請求項２〜６のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
8. 前記基準曲線は、シグモイド曲線である
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
9. 前記シグモイド曲線は、以下の式で表される
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
10. 前記初期反応異常の判定は、前記凝固曲線における初期反応を示す特徴の検出結果を更に用いて行われる
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
11. 少なくとも一つの前記特徴は、
    前記凝固曲線において、第１光学的検出値から第２光学的検出値に変化するまでの時間が基準期間よりも長いこと、
    前記凝固曲線において、所定期間の光学的検出値の変化が基準値よりも大きいこと、及び
    前記凝固曲線において、第３光学的検出値に至るまでの時間が基準時間よりも短いこと、
    からなる群から選択される少なくとも一つの特徴を含む
    請求項１０に記載の血液凝固分析方法。
12. 前記特徴の検出は、前記適合性の判定に先立って行われ、
    前記適合性の判定は、少なくとも一つの前記特徴が検出された場合に行われ、前記特徴が検出されなかった場合には行われない
    請求項１０又は１１に記載の血液凝固分析方法。
13. 前記血液凝固時間は、活性化部分トロンボプラスチン時間である
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
14. 前記血液凝固時間は、前記凝固曲線において光学的検出値が凝固点に達する時間として算出される
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
15. 前記凝固点は、前記凝固曲線における光学的検出値が、ベース光学的検出値から、前記ベース光学的検出値と停止時光学的検出値との間隔に対する所定割合分ほど変化した点であり、
    前記ベース光学的検出値は、前記凝固曲線において凝固反応開始前における光学的検出値であり、
    前記停止時光学的検出値は、前記凝固曲線において凝固反応停止点における光学的検出値である
    請求項１４に記載の血液凝固分析方法。
16. 前記データは、凝固反応開始から凝固反応停止までの期間の光学的検出値を少なくとも含む
    請求項１〜１５のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
17. 前記初期反応異常であると判定した場合、表示装置は、エラーフラグ表示する
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の血液凝固分析方法。
18. 前記エラーフラグは、前記血液凝固時間とともに表示される
    請求項１７に記載の血液凝固分析方法。
19. 血液凝固分析装置であって、
    測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理と、
    前記データによって表される前記凝固曲線データの形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をする処理と、
    を実行する処理部を備える血液凝固分析装置。
20. 血液凝固分析のための処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
    血液凝固分析のための処理は、
    測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理と、
    前記データによって表される前記凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性の判定結果を用いて、初期反応異常の判定をする処理と、
    を含むコンピュータプログラム。
21. 血液凝固分析方法であって、
    測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出し、
    前記データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定し、
    前記適合性の判定結果に応じた出力態様で前記血液凝固時間を出力する
    血液凝固分析方法。
22. 血液凝固分析装置であって、
    測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理と、
    前記データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定する処理と、
    前記適合性の判定結果に応じた出力態様での血液凝固時間出力処理と、
    を実行する処理部を備える血液凝固分析装置。
23. 血液凝固分析のための処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
    血液凝固分析のための処理は、
    測定用試薬が添加された血液試料の光学的検出値の経時的な変化を示す凝固曲線を表すデータから血液凝固時間を算出する処理と、
    前記データによって表される凝固曲線の形状と基準凝固曲線の形状との適合性を判定する処理と、
    前記適合性の判定結果に応じた出力態様での血液凝固時間出力処理と、
    を含むコンピュータプログラム。