JPH03115864A - 液体の流動状態の変化を検出する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体試料の流動状態の変化を検出する装置およ
び方法に関し、かつ特に血液または血漿の試料の凝固時
間を決定する装置および方法に関する。

〔従来の技術〕

血液の凝固時間を決定するいくつかの装置および方法が
従来記載されている。

このような一つの装置（英国特許第１２３５５８９号）
においては、試験しようとする血液は鋼球を収納した試
験管内に入れられる。試験管の一方の側の磁石は鋼球を
所定位置において静止状態に保ｔ；れ、その間試験管は
その長袖に沿って往復動せしめられる。凝血塊が形成さ
れたときに、鋼球が変位せしめられる。この変位は光学
センサにより検出される。類似の作動原理を利用したそ
の他の装置は、例えば、英国特許第１５０８９４６号お
よび米国特許第３５２０６５９号の各明細書に記載され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の種類の従来技術の装置には、試験管に対して鋼球
に作用する駆動力のために、凝血塊が形成するまでに長
い時間がかかる試料の場合に起こる緩まんな粘度の変化
に対して装置の感度が鈍くなるという不利点がある。そ
のほかに、これらの装置は構造が比較的に複雑でありか
つ多数の可動部分を含む。また、必要な試料の容積が比
較的に大きい。そのうえ、測定容積の試料を例えばピペ
ットによる採取により試料びんまたは試験管に移さなけ
ればならない。したがって、これらの装置は使用者側で
可成りの度合の専門技術が必要である。

診断の分野の開発は実験室ではなく、医者の手術室にお
いてまたは患者自身の家庭において臨床検査（血液の凝
血時間、例えば、プロトロンビン時間の測定等）を実施
するために意図された装置に対してますます指向されて
いる。このような装置は、信頼性が高くしかも構造が簡
単でなければならず、また製造コストが安くまたなかん
づく操作が容易でなければならない。

したがって、前述した従来技術の装置は、上記不利点の
ために、このような環境の下での日常の使用に対して特
に不適である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の出願人はこれらの不利点を解決しまたは実質的
に軽減する液体試料の流動状態、例えば、血液試料の凝
固作用の変化を検出する方法および装置を考案した。

したがって、本発明は撹拌器を収納した試料室と、該撹
拌器をその休止位置から変位し、その後該撹拌器が重力
の作用によりその休止位置までもどることができるよう
に該撹拌器を釈放する装置と、該撹拌器の休止位置まで
の復帰を検出するセンサ装置とを備えた液体の流動状態
の変化を検出する装置を提供するものである。

本発明の装置は構造が比較的に簡単であり、可動部分が
極めて少なく、製造コストが安くかつ操作が容易である
点で有利である。本発明の装置は、それ自体、実験室で
はなく、医者の手術室においてまたは患者自身の家庭に
おいて臨床検査（血液の凝固時間、例えば、プロトロン
ビン時間の測定等）を実施するために好適である。その
うえ、実施可能な大幅な自動化により、精度および結果
の再現性を改良することができる。また、必要な試料の
容積が比較的に小さい。

この装置は血液の凝固時間の測定に特に有用でありかつ
広範囲の血液凝固時間にわたって正確な測定を行うこと
が可能である点で特に有利である。

試料室は任意の便利な形状に形成することができるが、
使用中に実質的に垂直方向に向けるように構成すること
が好ましい。

試料室の最適の容積は主として分析のために使用しうる
物質の量により左右される。血液凝固時間を決定するた
めに、例えば、血液の単滴に対して分析を行うことが所
望される場合Ｉこは、試料室の容積は、どちらかといえ
ば小さく、代表的には２０μａ以下とすることが好まし
い。

試料室の横断面輪郭は液体が室内に流入するときに空気
の排出を容易にしかつ撹拌器が室内で移動するときに液
体が撹拌器を越えて流れることができるようＪ二形成さ
れることが好ましい。

特に、試料室の容積が小さい場合には、室の内面もまた
室中への液体の流入を容易にするためにぬれ易くするこ
とが好ましい。

撹拌器は任意の好都合な形態を有していてよいが好まし
くは球である。

撹拌器の寸法はもちろん内部に撹拌器が配置される室の
サイズにより左右される。しかしながら、容積が２０μ
Ｑ未満である室内で血液の凝固時間を決定するために、
はぼ２．５ｍｍの直径ヲ有する球形の撹拌器を使用する
ことが好ましい。

その時試料室は、撹拌器が移動する距離が僅かに約Ｑ、
５ＪＩｍであるようＩこ長さが５度ｍよりも小さく、代
表的にはほぼ３ｉｍであることが好ましい。

撹拌器は強磁性体で構成されかつ撹拌器をその休止位置
から変位させる装置が磁石を備えていることが好ましい
。撹拌器を変位させる装置は、例えば、室の上方に配置
された電磁石と、撹拌器を室の底部から室の頂部まで引
きつけ、その後釈放するように磁石を交互に励磁しかつ
消磁する装置とを備えることができる。磁石を励磁する
最適の周波数は検査しようとする液体の性質、試料室の
容積等により異なる。しかしながら、前記の形状および
寸法を有する試料室および撹拌器により血液の凝固時間
を決定する場合には、約１０Ｈｚの周波数が適当である
ことが判明した。

センサ装置は種々の形状に構成することができる。この
センサ装置としては、例えば、磁界の変化を検出可能な
磁気センサ、例えば、コイルまたはホール効果変換器を
使用することができる。このセンサ装置としては、別の
態様として、光学センサ、例えば、試料室の対向した側
に配置された光源および光検出器（例えば、発光ダイオ
ードおよびフォトダイオード）を使用することができる
。しかしながら、本発明者らは室の基底部に対する撹拌
器の衝突を検出可能なセンサを使用することが好ましい
と考えている。このようなセンサの例は音響センサ、例
えば、１個またはそれ以上のマイクロホンと、センサに
対する撹拌器の衝突が電圧を発生するように試料室の底
部に配置された圧電センナとを含む。このようなセンサ
は、例えば、光学センサと比較した場合に、試料室の基
底部から離れた位置に配置することができるという点で
有利である。

重要なパラメータは試料の流動状態が変化するために要
する時間であるので、本発明による装置はある好適なタ
イマと作用する関係に接続されることが好ましい。この
タイマは適当な出発点において自動的に始動させること
が好ましい。適当な出発点は、しばしば、試料室中への
液体の流入時である。したがって、試料室内の試験液の
存在を検出してタイマを始動させることができるセンサ
を設けることができる。試験液存在検出センサは種々の
を式に構成することができ、例えば、光学センサまたは
伝導度測定センサとすることができる。また、タイマは
撹拌器の移動の変化が検出されたときに自動的にオフに
切替えることができる。

撹拌器の移動を監視しかつその移動の変化を検出するた
めに使用されるセンサ装置がパルス、例えば、撹拌器が
光学センサを通過することにより発生した光路の妨害を
検出することにより動作しかつこれらのパルスが既知の
時間間隔により分離される場合には、タイマは流動状態
の変化が起こる前に発生するこのようなパルスの数を積
算しかつそのパルス数を時間に変換することができるカ
ウンタを備えることができる。

パルス間の時間間隔、すなわち、撹拌器の釈放と次に後
続するパルスとの間の時間間隔もまた試験される液体の
粘度と相関させることができる。

多くの分析のために、試験される試料と試薬とを混合す
ることが必要である。例えば、プロトロンビン時間を測
定する場合には、血液試料にトロンボプラスチンが混合
される。この試薬は試料室の内壁上にまたは撹拌器の表
面上に例えば凍結乾燥により便利良く塗布される。また
別の態様として、この試薬を試料室に通じた流入口の壁
部に塗布することができる。

この凝固時間の２１１１１定は所定の温度で実施するこ
とができ、例えば、プロトロンビン時間の測定は一船釣
ｌこは通常の体温、すなわち、３７℃で実施することが
できる。したがって、試料室はサーモスタットにより３
７℃に調温することができかつその温度の血液を患者か
ら直接に導入することができる。また、この装置は、別
の態様として、試料に任意の必要な試薬を混合しがっ測
定を開始する前に試料をサーモスタットにより所望の温
度に調温する装置を設けることができる。また、いった
ん所望の温度に達すると、試料に試薬を混合させるよう
になった自動混合装置を設けることができる。例えば、
バリヤー例えば、除去される膜により試料室から隔離さ
れた中間試料溜めを設けることができる。この膜は、い
ったん中間試料溜めの中味が所望の温度に達したときに
除去、例えば、９封することができる。

この装置は試験の結果を指示する出方装置、例えば、文
字と数字を組み合わせた表示装置および／または印字装
置を備えることが好ましい。

血液凝固時間の決定のために特に有用な本発明の好まし
い一実施例においては、試料室および撹拌器は、例えば
、プラスチック材料でｍｅされた使い捨て試料セルを部
分的に構成している。この試料セルの内部には、試験し
ようとする液体の流入口と、撹拌器および液体と混合さ
れる試薬を収納する室とが形成されている。この試薬は
、例えば、室の壁部上に凍結乾燥することができる。撹
拌器の休止位置への復帰を検出しかつ室内の液体の存在
を検出するために光学センサ装置が使用される場合には
、ブロックが透明であることが好ましい。試料セルは撹
拌器をその休止位置から変位し、その後該撹拌器を釈放
することが可能な磁気装置および撹拌器の休止位置まで
の復帰を検出することが可能なセンサ装置を収納した装
置と組み合わせて使用される。

このような試料セルにおいては、室の表面には、室中へ
の液体の流れを容易にするように湿潤剤が塗布されるこ
とが好ましい。また、この室は計量作用を行ない、室内
に収納された試薬の量は室中に流入する液体の容積およ
び実施しようとする特定の試験に対して適当となる。

このような使い捨ての試料セルの特に好ましい型式は測
定量の試薬を収納する試料セルおよび強磁性体製の撹拌
器を備えた全体として平坦な装置を備え、該撹拌器は使
用中に電磁石の極片の役目をする強磁性体製の部材によ
り室内に保持されている。

多くの場合には、例えば、試料のバッチの間の変化を考
慮した補正率により測定結果を調節することが必要であ
るかもしれない。したがって、この装置は補正率または
その他の較正データを入力する装置を備えることができ
る。これはバーコード読取装置により便利に実施するこ
とができる。

本発明は、別の局面によれば、ａ）撹拌器および室の容
積に適当な量の液体のための試薬どを収納した計量室中
に液体の試料を導入し、ｂ）撹拌器をその休止位置から
変位し、かつＣ）該撹拌器を重力の作用によりその休止
位置まで復帰させることを含む液体の流動状態の変化を
検出する方法を提供するものである。

〔実施例および作用〕

さて、本発明の好ましい一実施例を例示の目的のみのた
めに添付図面について以下に説明する。

先ず、第１図について述べると、プロトロンビン時間を
測定する装置は文字と数字を組み合わせた表示装置２お
よび３７℃の温度に維持されるブロック３とを備えたハ
ウジング１を含む。

ブロック３は第２図ないし第６図に示した使い捨ての試
料セルを収納するだめのスロット４を有している。

使い捨て試料セル２１は、第２図に示すように、全体と
して平坦な形状に構成されかつその一端部の近くに全体
２して円筒形の室２３に通じた浅い漏斗２２を備えてい
る。室２３の開口した上端部は鉄製の極片２４により部
分的に遮蔽されている。

極片２４は漏斗２２の側部を貫通して試料セル２１の下
側部まで延びている。試料セル２１は取扱いを容易にす
るｔ；めのつまみ２５および漏斗２２中に導入された血
液がこぼれるおそれを少なくするための円形のリム２６
を備えている。

第３図および第５図から理解できるように、室２３の基
底部の下側部は下方に延びる中実のビン２８を備えてい
る。室２３は直径２．４ｍＷの鋼球２９を含む。鋼球２
９はその垂直方向の移動が約０．６ＩＩＩｍに制限され
るように極片２４により室２３内に保持されている。ま
た、試料セル２１の下側部にはスロット４内の試料セル
２１の正しい位置決めを容易Ｉこするために２個の垂下
した円筒形のラグ４０．４１が設けられている。

室２３の内面は乾燥した熱可塑性試薬によりコーティン
グされ、かつ第４図から最も明瞭に理解されるように室
２３に血液が満たされたときに空気の排出を容易にする
ために３個の半径方向に延びるみぞ２７を備えている。

室２３の両側にはＩ対の直径方向に対向した伝導度測定
用電極５１．５２が埋封されている。電極５１．５２は
室２３内に血液が存在していることを検出するために使
用される。

試料セル２１は慣習的に密封された殺菌サツシェ中供給
される。サツシェは試料セル２１が使用される直前に除
去される。その後、使い捨て可能な試料セル２１はサー
モスタットが取り付けられｌニブロック３のスロット４
内に配置される。

試料セル２１がブロック３上に正しく配置されたときに
、ラグ４０．４１がスイッチ（図示せず）を動作させて
装置内に試料セル２１が存在していることを指示する。

第７図から理解できるように、試料セル２１が所定位置
にあるときに、極片２４が電磁石３０と接触する。電磁
石３ｏは切替え可能な電源装置３２と接続されている。

次いで、電源装置３２はマイクロプロセッサ３３と接続
されかつ該マイクロプロセッサにより制御される。電極
５１、５２がフネクタ６１．６２によりマイクロプロセ
ッサ３３と接続されかつピン２８がマイクロプロセッサ
３３と接続された圧電変換器３１を押圧している。マイ
クロプロセッサ３３もまた文字と数字を組み合わせた表
示装置２と接続されている。

室２３の温度が３７°Ｃにおいて平衡状態に達するため
の十分な時間の経過後に、患者の指先を穿刺して血液の
小滴をしぼり出す。その後、患渚の指先の漏斗２２中に
挿入してそれにより血液の小滴を漏斗２２を経由して室
２３中に移す。室２３内の血液の存在は伝導度測定用電
極５１．５２により検出されかつ測定シーケンスを開始
する。電磁石３０は電源３２により１０Ｈｚの周波数に
おいて励磁される。電磁石３０が励磁される都度、鋼球
２９が室２３の頂部まで引っ張られる。電磁石３０が消
磁されたときに、鋼球２９が室２３の底部にもどる。

鋼球２９の室２３の基底部に対する衝突は圧電変換器３
】により検出される。この衝突はビン２８により圧電変
換器３１に伝達される。

このシーケンスは室２３内に凝血塊が形成されたために
鋼球２９がその休止位置にもどることができなくなるま
で継続する。

反応の開始から凝血塊が形成されるまでの時間は記憶さ
れ、なんらかの必要な補正または較正率が適用され、そ
して結果（プロトロンビン時間）が文字と数字とを組み
合わせた表示装置２に表示される。その後、試料セル２
１をサーモスタット付きブロック３のスロット４から取
り外しかつ廃棄することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は血液凝固時間を測定する装置の斜視図、 第２図は第１図の装置と組み合わせて使用される使い捨
て試料セルの斜視図、 第３図は第２図の使い捨て試料セルの側面図、 第４図は第２図の使い捨て試料セルの平面図、 第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿った使い捨て試料セルの
断面図、 第６図は第２図の使い捨て試料セルの底面図、かつ 第７図は第２図の使い捨て試料セルが所定の位置に配置
された第１図の装置のある構成部分の略図である。 ｌ・・・ハウジング、２・・・表示装置、３・・・サー
モスタット付きブロック、４・・・スロット、　２１・
・・試料セル、２３・・・室、２４・・・極片、２６・
・・リム、２８・・・ビン、２９・・・鋼球、３０・・
・電磁石、３１・・・圧電変換器、３２・・・電源、３
３・・・マイクロプロセッサ、　５１５２−１・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）撹拌器を収納する試料室と、撹拌器をその休止位置
   から変位しその後該撹拌器が重力の作用によりその休止
   位置まで復帰できるように該撹拌器を釈放する装置と、
   該撹拌器の休止位置までの復帰を検出するセンサ装置と
   を備えた液体の流動状態の変化を検出する装置。 ２）前記撹拌器が強磁性体でありかつ該撹拌器をその休
   止位置から変位させる装置が磁石を備えた請求項１記載
   の装置。 ３）ａ）撹拌器をその休止位置から変位し、その後該撹
   拌器を釈放することが可能な磁気装置および該撹拌器を
   その休止位置までの復帰を検出することが可能なセンサ
   装置を収納する装置と、 ｂ）内部に試験しようとする液体の流入口ならびに撹拌
   器および液体と混合される試薬を収納する室が形成され
   た使い捨て試料セルとを備えた請求項１または２のいず
   れか一項に記載の装置。 ４）測定量の試薬を収納する試料溜めおよび強磁性体製
   の撹拌器を備えた全体として平坦なユニットを含む使い
   捨て試料セルであつて、該撹拌器が使用中に電磁石の極
   片の役目をする強磁性体製の部材により室内に保持され
   るようになった使い捨て試料セル。 ５）ａ）撹拌器および室の容積に適当な量の液体のため
   の試薬を収納した計量室中に液体の試料を導入し、 ｂ）撹拌器をその休止位置から変位させ、 かつｃ）該撹拌器を重力の作用によりその休止位置まで
   復帰させることを含む液体の流動状態の変化を検出する
   方法。