JP4402585B2 - 血液の血小板機能を検査するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、血液の血小板機能を検査するための方法および装置に関する。

血小板凝集もしくは血液凝固を検査するためのさまざまな装置が公知である。例えば、欧州特許第０２２３０４４号明細書により明らかとなる装置では、シリンダ内を移動可能なピストンを利用して血液貯蔵室から血液が開口を通して吸引され、ピストンと吸い込まれた血液との間の室内の圧が測定され、この室内で目標圧値が保たれるようにピストンが駆動装置によって動かされる。ピストンの動きは血流量の尺度として利用される。

欧州特許第０２２３０４４号明細書

本発明の課題は、血液の血小板機能の正確な判定を可能とする方法および装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する方法とこの方法を実施するための装置とによって解決される。

本発明の主要利点は、動脈血栓の成長を制御しまたはそれに影響を及ぼす血小板遅延時間の正確な判定が可能であることにある。本発明により血小板の遅延時間の測定が可能となることによって、例えば動脈血栓傾向等の既存の疾患リスク、例えば患者の心筋梗塞リスクについてはじめて推断を下すことができる。このようなリスクを取り除くために、血小板遅延時間に適切に作用する薬剤をはじめて開発することができる。

本発明に係る装置を使い捨て品として特別に構成することによって、患者の新鮮血液で血小板遅延時間の判定はいわば「ベッドサイドで」ごく迅速に（凝固抑制なしに）行うことができる。

本発明の特別好ましい１構成では、血小板機能は高い再現性と精度で迅速に、ごく僅かな血液量で算定することができる。

本発明の有利な諸構成は従属請求項から明らかとなる。

本発明とその諸構成は以下で図に関連して詳しく説明される。

本発明をもたらしたのは以下の熟考と認識である。血液通過時に血小板による開口の閉塞を時間に依存して判定すると、意外なことに、開口がまったく限定された仕方で塞がり、つまり図２に示す直線に従って塞がり、直線の勾配２ｄｒ／ｄｔが成長率を示すことが判明した。血小板の時間に依存した壁−ずり速度は血小板の輸送率の尺度であるが、この速度を同時に計算すると、開口領域において壁−ずり速度は当初の低い値から時間とともに強く上昇することが認識された。しかし成長率はこの時間中厳密に同じに留まるので、それ以後では個々の血小板が別の血小板の付着をはじめて許容することになる時間を示す血小板遅延時間が存在すると推論することができる。換言するなら、各血小板は何時から、つまりいかなる遅延時間後から別の血小板を自己に付着させるのかを「決定」する。この血小板遅延時間は特定の健康リスクと薬剤開発に関連してきわめて重要である。これは、前記勾配ｄｒ／ｄｔ、つまり血小板遅延時間を本発明により算定することによって、健康リスク、例えば患者の心筋梗塞リスクについて適切な推断を下すことができ、それゆえに、血小板遅延時間に影響を及ぼす薬剤を適切に開発することができることを意味する。

図１は血小板遅延時間を算定するための本装置を略図で示す。実質的に矢印１に従って血液は詳しくは図示しない貯蔵室から例えば、血液にとって流れ抵抗Ｗｃとなる毛細管４を介して、開口ホルダ２の開口３を通して動かされる。開口３は血液にとって流れ抵抗Ｗａとなる。

次の式
Ｗａ＝Δ／Ｑ （１）
（Ｑ＝単位時間当たり血流量）
とハーゲン−ポアズイユの法則
Ｗａ＝（８μｌ／π）（１／ｒ４） （２）
とに従って、抵抗Ｗａを時間に依存して測定することによって開口３の血行力学上有効な半径は式

により計算し、図２により時間にわたってプロットすることができる。式１〜３においてΔｐは開口での降圧、Ｗａは開口の流れ抵抗、μは開口内を流れる血液の粘度、ｌは開口の厚さ、ｒは開口の半径である。

図２から認めることができるように、開口３の穴は時間に依存して意外なことに一定した勾配（ｄｒ／ｄｔ＝一定）の直線に従ってきわめて高い統計的確率値：例えばＲＳｑ＝０．９８２で全体が限定的に閉塞する。血小板の直径を２μｍと仮定すると、血小板遅延時間は２／０．７＝２．８秒となる。正常な血小板機能を有する最初の被検者では血小板遅延時間が２．７７＋０．３２秒と判定された。測定回数は１１回であった。第二の被検者では、やはり１１回の測定と正常な血小板機能において血小板遅延時間が２．６５＋０．１秒であった。

開口３での降圧Δｐの代わりに毛細管４と開口３での降圧Δｐ’も測定することができ、その場合成長率を判定するために毛細管４の流れ抵抗Ｗｃを引かねばならない。
式
γＷ＝４Ｑ／πｒ³ （４）
により、開口３の領域における壁−ずり速度(Scherrate)γＷは計算し、図３により時間に依存してプロットすることができる。血栓での血小板輸送率は壁−ずり速度にほぼ比例しており、測定の過程で４倍に上昇することがわかる。しかしこの上昇の間、図２によれば血栓の成長率は厳密に同じままである。そのことから、血小板遅延時間により開口３領域における個々の血小板は別の血小板が何時から自己に付着してもよいのかを決定することになる。つまり血小板遅延時間は、或る血小板が開口３の壁または別の血小板に付着してからさらに別の血小板が付着するまでの時間差に一致する。

図４は本装置の１構成を略図で示しており、血液は血液貯蔵室１０からピストン１２によって開口３を通して血液集合室１４内に圧送または移送される。血液貯蔵室１０は主にシリンダ１６内に構成されており、このシリンダ内にピストン１２が摺動可能に配置されている。ピストン／シリンダ装置１２、１６は望ましくは血液採取用注射器の態様を有することができ、血液採取時血液貯蔵室１０は患者の静脈から充填される。採取カニューレを除去後、ピストン／シリンダ装置１２、１６の前端１８を血液集合室１４を取り囲む部材と結合させる。この部材は主に使い捨て品または消耗品として構成されており、この部材はピストン／シリンダ装置１２、１６に結合可能なその入口穴２０の後段に開口３が設けられた開口ホルダ２２を有し、ピストン１２を矢印２４の方向に操作すると血液は血液貯蔵室１０からこの開口を通して血液集合室１４内に流れる。

開口３の前段に、既に知られているように毛細管（図１の符号４）を設けることができる。

開口３での降圧を測定するために使い捨て品はその壁内または壁に沿って外部から、開口３の前段に設けられる室へと延設される通路２６を有することができ、この通路は測定実行時測定装置内で圧測定器と接続される。

その際、本方法を実行するために例えば患者のベッドで血液採取後に使い捨て品が、血液採取に役立つピストン／シリンダ装置１２、１６に直接結合され、ピストン／シリンダ装置１２、１６と一緒に、ピストン１２を操作して本方法を実行する測定装置に挿入できることに利点がある。

指摘しておくなら、僅かな血液量で測定するために（例えば小児科学において）、本方法の実行時にピストン１２を連続的にではなく間欠的に操作し、例えば、３秒オーダ内とすることのできる時間間隔でピストン１２の動きを中断すると有利なことがある。

例えば僅かな血液で測定するために図２の直線ｄｒ／ｄｔの部分範囲のみを測定することもでき、相応する出血時間は外挿によって算定することができる。

直線が算定されねばならないことは知られているので、偏差の激しい測定は誤りと見做し、偏差範囲内で外挿によって補正することができる。さらに、直線の部分範囲のみを測定によって算定し、測定しない範囲を外挿によって判定すれば十分であることもある。これは例えば時間節約のために行うことができる。

血小板遅延時間は毛細管抵抗に依存していないので、毛細管を使用する場合毛細管誤差は測定に入り込むことがなく、測定精度と測定信頼性を高めることができる。

以下、本発明に係る方法の１変更態様を図５に関連して詳しく説明する。この変更態様によれば、特別有利で使用者にとって明確かつ説得力のある血小板機能の評価または測定が比較的僅かな血液量で短い測定時間と良好な再現性において可能である。

これらの利点は、この変更態様によれば直線勾配ｄｒ／ｄｔも確かに求められるのではあるが、しかし出血時間のＣＴ値が外挿されるのでなく、直線とｔ軸との間に存在する角度ＰＴＧＡ（血小板血栓成長角度：Platelet Thrombus Growth Angle）が判定されることによって達成される（図５参照）。これは、この角度が比較的小さく、それゆえに、開口３内でごくゆっくりと血栓が形成される場合のように直線が平らに延びる場合特に有利である。このごくゆっくりとした血栓形成は例えば（例えばアスピリンの）薬剤服用に該当する。つまりその場合、上記方法に従ってＣＴ値を算定するとき、直線勾配ｄｒ／ｄｔの僅かな偏差でも既にＣＴ値の異常な変動を生じることになろう。この変動は、ＣＴ値がｔ軸のゼロ点から遠く離れれば離れるほど一層大きくなる。そのような場合、角度ＰＴＧＡの算定またはデータは、前記変動を受けないので一層説得力がある。さらに、この角度ＰＴＧＡは以下に挙げる式に従って、測定当初に算定された直線勾配からごく迅速に算定することができ、測定時間は比較的短くすることができ、比較的僅かな血液量のみが測定に必要とされる。
ＰＴＧＡ＝-(((arcTan(dr/dt))/(π/2))90) （５）

相応に角度ＰＴＧＡ’も式
ＰＴＧＡ’＝９０−ＰＴＧＡ （６）
により算定して応用することができる。

既に述べたように本発明のこの変更態様によれば、例えば薬剤の影響時、例えばアスピリン服用時に有り得るように特に開口３内での血栓形成時間が比較的長い場合でも、血小板機能は迅速に、すなわち僅かな血液量でも判定することができる。その限りで、算定された角度ＰＴＧＡまたはＰＴＧＡ’の値は、算定されたＣＴ値ほど大きな変動を受けないので比較的説得力がある。

なお改良された測定は、血液粘度および／または毛細管４の抵抗Ｗｃ（図１）の変化を補償するために適合操作が実行される本方法の他の変更態様において可能となる。測定開始時にｔ軸のゼロ点に至るまで外挿によって直線が計算され、かつｔ＝０について算定された値が所定値Ｖへとずらされることによって、値ｔ＝０のとき開口穴の初期値は常に所定の限定されたＶ値（図２と図５では例えば１５０μｍ）に設定または適合される。次にこのＶ値から出発して直線が算定され、図２によりＣＴ値、または図５により角度ＰＴＧＡまたはＰＴＧＡ’が判定される。こうして、粘度または毛細管抵抗の変化が補償されるので測定データはさらに改善することができる。

以下、算定された直線または算定された角度ＰＴＧＡまたはＰＴＧＡ’の品質管理が行われる本方法の他の変更態様が説明される。上で既に示唆したように、測定された値ｄｒ／ｄｔがどのような正確さで直線上にあるか否かが算定される。所定数の値の偏差が所定規模を超える場合、当該測定は活用不能とされまたは補正される。

特定疾患条件のとき、または薬剤の影響下に、線形関係ｄｒ／ｄｔからの偏差が生じることがある。例えば図２に点線で示したように、直線の勾配は測定中に変化することがあり、直線は異なる勾配ｄｒ１／ｄｔ、ｄｒ２／ｄｔの２区域を含むことがあり、これら区域の交点Ｐは特定の疾患像によって決まる特定の血栓形成に帰すことができる。つまりそのような場合点Ｐはきわめて説得力があり、それゆえにそれは測定時に算定される。

以下、図６に関連して本方法を実施するための他の好ましい実施形態が詳しく説明される。これはピストン／シリンダ装置１０を有し、この装置がシリンダ３０とピストン５０とを含む。ピストン５０は詳しくは図示しない駆動装置によって矢印７０の方向に、つまりその軸線方向でシリンダ３０内を動くことができる。

ピストン５０は主にその外面を研磨された金属部材の態様を有し、この金属部材は特に特殊鋼からなり、縦長円形棒部材の態様を有する。ピストン５０の外面と主にやはり特殊鋼からなるシリンダ３０の内面との間に配置されるＯリングシール９０は主にゴム材料からなる。ピストン５０の外面が研磨されているので、シール９０とピストン５０との間に生じる摩擦はごく僅かであり、矢印７０の方向でピストン５０の円滑な動きが保証されている。

ピストン５０は図示しない駆動装置から遠い方のその末端が血液受容室１１０内に突出し、この受容室は杯状容器１３０によって形成され、この容器はピストン５０に近い方のその上縁領域がシール１５０によってシリンダ３０に密封装着されている。この目的のためにシリンダ３０は主に、半径方向外方に延びるフランジ部１７０を有し、容器１３０の上縁にはやはり半径方向外方に突出するフランジ部１９０が配置されており、Ｏリングシール１５０はフランジ部１７０、１９０の間で保持され、これらを互いに密封結合する。容器１３０の底２１０に開口ホルダ２３０があり、この開口ホルダは板片２５０または類似物とそのなかに配置される開口２７０とを保持し、外部から底部２１０に挿通される毛細管２９０はそれ自体公知の仕方で開口２７０の直前で成端しており、血液貯蔵室（図示せず）から毛細管２９０を通して吸い込まれた血液はピストン５０が矢印７０の方向で動くとき開口２７０を通して受容室１１０に流入する。開口２７０は別の如くに構成して配置しておくこともできる。例えば開口は受容室１１内に突出する毛細管２９０の末端によって形成しておくこともできる。

詳しくは図示しない圧測定器Ｐは圧測定のために、開口２７０を通して受容室１１０内に吸い込まれる血液の上方で、主にシリンダ３０の壁に設けられる通路３１０と連通している。容器１３０を開口ホルダ２３０および毛細管２９０と共にいわゆる使い捨て品として構成しておくことができ、シール１５０を介して選択的に本測定器のピストン／シリンダ装置１０にごく簡単な仕方で固着できることがこうして達成される。

指摘しておくなら、開口３での降圧を算定する代わりに開口３の血行力学的抵抗を判定するために電位差印加後の電気抵抗も判定することができる。また、開口３のその都度存在する半径は光学式に算定することもできる。

血小板遅延時間を判定するための装置を略図で示す。 血小板の閉塞に起因した開口−直径と時間との依存関係を示す線図である。 時間に依存した壁−ずり速度を示す線図である。 本発明に係る方法を実施するための使い捨て品として構成される装置を略図で示す。 本発明の好ましい諸構成を示す。 本発明の好ましい諸構成を示す。

Claims (10)

1. 血液の血小板機能を検査するための方法であって、開口（３）が血液または血液成分を通過させるものにおいて、
   ａ）前記開口（３）での降圧値を時間に依存して測定するとともに、前記開口（３）内での血流量を時間に依存して測定し、そして
   ｂ）前記降圧値と血流量から前記開口（３）の血行力学的有効半径をハーゲン−ポアズイユの法則により計算し、そして
   ｃ）直線を前記有効半径と時間により算定し、時間に依存した前記有効半径の変化を血球機能および／または血小板機能の尺度として評価する
   ことを特徴とする方法。
2. 所定の血小板直径を仮定して、算定した直線の勾配（ｄｒ／ｄｔ）と血小板直径とから血小板機能の尺度として血小板遅延時間が判定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 血球形成または血栓形成によって開口（３）の有効半径が所定程度に至るまで閉鎖されることになるまでの時間（ＣＴ）が、判定された直線から血小板機能の尺度として算定されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記有効半径がゼロになるまでの時間（ＣＴ）が判定されることを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 算定された直線と時間（ｔ）軸との間に存在する角度（ＰＴＧＡ）が血小板機能の尺度として判定されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
6. 算定された直線と前記有効半径（ｒ）軸との間に存在する角度（ＰＴＧＡ’）が血小板機能の尺度として判定されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
7. 選択された直線範囲が測定によって算定され、少なくとも１つの別の直線範囲が、選択された前記直線範囲を基にした外挿によって算定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 前記別の直線範囲が時点（ｔ＝０）を含み、外挿によって時点ゼロ（ｔ＝０）における直線の値が算定され、時点ゼロ（ｔ＝０）における半径（ｒ）値が所定値（Ｖ）に一致するように直線がハーゲン−ポアズイユの法則におけるパラメータの変更によってずらされることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 異なる直線勾配（ｄｒ１／ｄｔ；ｄｒ２／ｄｔ）の、測定中に求められる２つ以上の区域の交点（Ｐ）が、血栓形成時の特定過程の尺度として算定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
10. 測定の品質管理のために測定点と主に直線の数理関数との相関が算定されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。

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