JPH03122567A - 血液凝固能測定方法及び装置 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、血液の凝固機能を測定する方法、該方法に用
いる反応測定セル、及び凝固能測定装置に関するもので
ある。

［従来の技術１ 血液凝固能検査は、血液凝固能が欠損する場合の診断や
、肝機能異常の診断の他、抗凝固療法をコントロールす
る指標として使用される臨床化学検査の一領域であり、
極めて重要なものである。

この検査には、主なものだけでもプロトロンビン時間法
（ＰＴ）　、部分トロンボプラスチン時間法（ＰＴＴ）
　、フィブリンノーゲン濃度（トロンビン時間法）など
多くの種類がある。これらは何れも、血液が凝固しよう
とする反応において血液成分であるフィブリンノーゲン
が不溶性のフィブリンになって析出し凝塊を形成する過
程を検出して凝固反応の立ち上がり点（時間）を指標と
する方法であり、従来から汎用されまた現在でも標準的
な方法として利用されている。

これらの方法で測定される凝固時間は、標準的（凝固能
が正常）な試料の凝固時間に対して遅延（まれには亢進
）するか否か、つまり凝固までの時間として凝固能が評
価される。そして、肉眼でフィブリンの析出を観察し混
合開始から析出を開始した時点までの時間をもって凝固
時間とする方法が現在でも基準法とされる。しかし、こ
の方法は個人差が大きく熟練を必要とするので、反応中
に析出するフィブリンの凝塊に光を照射して得られる透
過光や散乱光を測定してその変化の挙動を捉える光学的
測定法や、反応液の粘性の変化を細管の流動抵抗や液中
鋼球の移動性行として捉える機械的方法など各種の測定
原理に基づく方法が開発されている。これらにおいて、
凝固点は原則としてフィブリンの析出反応の開始点（立
ち上がり点）とされている。特に、光学的方法は装置及
び取り扱いが簡便で測定の再現性もよいことから、現在
ではこの原理に基づくものが種々市販されている。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ ところで、上記各検査項目では凝固反応を直接的或いは
間接的に誘発する成分を含んだ特定試薬を、被検試料（
主として血ＩＭ）に混ぜ合わせることにより実施される
。

これらの反応を律する重要な要素は、■反応温度を一定
条件下におくこと、■被検試料と試薬とを一定条件で十
分に混和（撹拌）すること、及び■反応させる被検試料
と試薬の容量をそれぞれ一定にすることである。

これらの観点から一般に広く行われている従来方法を検
討すると、上記要素の何れについても問題がある。まず
、凝固反応は温度依存性が大きく、測定温度にバラツキ
があると測定値の再現性が悪くなる。そこで、一般に被
検試料と試薬は反応を始める前に予備加温される。標準
的には、人間の体温である３７℃前後が採用される。

被検試料及び試薬の予備加温によって反応開始時から一
定温度下での反応を行なうことは可能である。しかし、
被検試料（又は試薬）を測定セル内に分注して予備加温
した場合、試薬（又は被検試料）は別容器で予備加温す
る必要がある。

問題は、別容器での加温が１回の測定に必要な容量だけ
でなく、まとまった容量の加温になることである。その
場合、必要以上の加温時間の経過のため、使用分以外の
試薬（又は被検試料）が変性や劣化を来すことが懸念さ
れる。また、別容器で調温された試薬（又は被検試料）
は、測定開始に際して被検試料（又は試薬）の入った測
定セル内に添加されるが、添加操作（吸引及び吐出）に
伴い温度変化が生じる危険性がある。

次に、従来法の多くは反応開始動作として手動のピペッ
トや自動分注器による試薬（又は被検試料）の添加を行
なっているが、特に簡便で手軽に使用できる簡易な測定
装置では、手動ピペッタ−によることが多い。

凝固時間の測定は、被検試料と試薬が混ざり合う時点を
起点とし、凝固発現までの時間を測るものであるた咋・
、操作者のクセや熟練の程度に影響される。手動のピペ
ッタ−による実際上の添加タイミングが偏りを持つ場合
には、測定結果への影響が懸念される。同様に、手動ピ
ペッタ−を利用した場合の問題点として、試薬（又は被
検試料）を俊敏に一気に吐出した場合、ピペッタ−内に
残留する吐出しきれなかった容量分が測定結果に影響を
与える。この場合の添加操作では、ゆっくり時間をかけ
た吐出ややり直し操作は許されないため、操作者は極め
て正確、迅速で且つ慎重な作業を要求される。

更に、被検試料と試薬の混合撹拌にバラツキがあると反
応が均一に進行しないが、被検試料、試薬とも微！ｌ（
数十〜数百ｇ）であるし、測定項目によっては数秒で反
応が終了するので、均−且つ十分に撹拌することは困難
である。

これらの欠点を解消するものとして、第８図に示すキュ
ベツトロータ■と称する測定セルを使用する遠心力方式
が提案されている。これは、試薬■と被検試料■を分注
する箇所が低い隔壁■で隔てられた状態で配置された多
数本の測定セル■を放射状に並べてキュベツトロータ■
とし、各測定セル■に試薬と被検試料を分注した状態で
インキュベートする。ついで該ロータ■に回転を与え、
遠心力で試薬■と被検試料■を混合撹拌させる。

さらに反応が終わるまで回転を続け、反応液■を遠心力
で外方に押しやり、その箇所で光源■から光を照射して
散乱光を光検出器■で測定する。

しかし、キュベツトロータ■は図でも明らかなように構
造が複雑で大型になり高価格である。また装置自体も複
雑高価となり、多数検体を同時に測定するには能率的で
あるが、検体数が少ない場合には無駄が多くランニング
コストが大きくなりすぎる欠点がある。普通規模の病院
でも、１セル１検体のものを１セル（１チヤンネル）ず
つ、又は２セル（２チヤンネル）ずつ同時並行して測定
を行なう装置で大凡の用が足りるものであり、全稈の大
病院か検査会社でしか使切れず、費用対効果の面で問題
がある。また、混合及び測定している間常に回転振動が
加わるが、一般に振動により血液凝固は促進すると言わ
れており、この面でも問題がある。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明者は上記に鑑み鋭意研究した結果、前記各
欠点が無くて正確に測定でき、しかも低コストで簡便に
取り扱い得る血液凝固能測定方法及び装置を開発した。

即ち、本発明は新規な反応測定セルを採用し、この反応
測定セルに被検試料と試薬を分離状態で分注し、傾きを
変えることにより合流と撹拌混合を行わせ、そのまま測
光して血液凝固能の測定を行わせるものである。

この反応測定セルは、平面視でＹ字型或いはｖ字型にな
るように、よこ長（たて長と見てもよい）の長さ方向の
一方を二叉状に分岐して血液試料及び試薬を夫々独立し
て受け入れるチャンバーとし、他方を合流及び測定のた
めのキュベツト部としたものである。そして、底面を面
一とし、分注及びキユアリング時には分岐側を低く傾斜
させ測定時にはキュベント部を低くする。撹拌混合は傾
斜の方向を交互に変えて行なう。

或いは、分岐したチャンバ一部分を窪ませたり底面を傾
斜状に低くさせ、該窪み或いは低くなった箇所に試薬及
び被検試料を分注し、分注及びキユアリングは本体を水
平または水平に近い状態で行わせ、測定時にキュベツト
部を低く傾斜させるようにしてもよい。逆に、キュベツ
ト部に窪みを設けたり底面を低く傾斜させ、分注及びキ
ユアリング時は本体を分岐側が低くなるように傾斜させ
測定は本体を水平乃至水平に近い状態で行なわせてもよ
い、更に、分岐側、キュベツト部側共に底面を低く傾斜
させたり窪みを設け、往復傾斜運動の角度を小さくする
ようにしてもよい。要は、試薬及び被検試料の分注及び
キユアリング時に各チャンバー底面を低く維持し、測定
時にはキュベツト部底面を低く維持すればよい。

反応測定セルは光学的に透視可能に作られ、通常は樹脂
製である。また、取り扱いに便利なように、把手や持ち
手を設けるとよい。

一方本発明測定装置は、この反応測定セルを収納する陥
凹部を設け且つセル内の液体を所定温度に温調する温度
制御機構を組み込んだヒートブロックと、該ヒートブロ
ックに所定の角度内で往復傾斜運動を与える駆動源と、
反応測定セルのキュベツト部底面を低く傾斜させた位置
で反応液に光を照射してその透過光或いは散乱光を検出
して電気信号を出力する測光部と、測光部からの出力信
号を受けて予め記憶している測定プログラムや検量線に
基づき凝固時間を演算して記憶するマイクロコンピュー
タと、測定結果を表示する出力装置などから構成される
。

ヒートブロックは、例えば熱伝導率の大きい金属ブロッ
クの周りを断熱材層で囲ったもので、ブロック内にヒー
タとサーミスタ等加熱及び温調機能を組み込んでいる。

また、測光部を構成する光源及び光検出器は、このヒー
トブロックに組み込むことが好ましいが、別途外部にこ
れらを設け、該当するヒートブロックの部分に透孔（透
明体で覆ってもよい）を設けてもよい。

ヒートブロックは、アーム等に支えられモータ等の駆動
源により往復傾斜運動する。この運動は、ヒートブロッ
クに直接支軸を設けて行わせるシーソー運動でもよいし
、アームの上端にヒートブロックを連結したトロノーム
運動でもよいし、アーム下端にヒートブロックを連結し
た振子運動でもよい。要は、ある定められた角度の範囲
内で、往復傾斜運動させる機構であればよい。駆動源と
しては、モータ以外にエアシリンダ等も用いられる。

傾斜角度（範囲）の制御は、パルスモータのパルス制御
やシリンダにストッパ等を設けて行ってもよいが、ヒー
トブロックと同調する遮蔽板と左右（或いは前後）の反
転位置に設けた２組のホトインタラプタ（マイクロスイ
ンチ等でもよい）からなる停止位置制御機構を組み込み
、その信号仝こ基づき逆点させたりその位置で停止させ
たりしてもよい。尚、装置におけるヒートブロックの上
方部分は反応測定セルの出し入れのため開口しているが
、保温のため及び迷光による測定誤差を排除するために
、該部分をシャッター等で覆うようにするとよい。

血液凝固能の測定に際しては、まず反応測定セルの分岐
側底面を低く傾斜させた状態で各チャンバーに血液試料
と試薬を分注してインキュベートする。この場合、分注
は反応開始の合図ではないので、ゆっくり正確に行なう
ことができる。両液が恒温状態に達した時点（或いは一
定時間キニアリングした後）で、反応測定セルのキュベ
ツト部底面を低く傾斜させることにより両液をキュヘッ
ト部へ移動させて混合動作を開始し、続いて往復傾斜運
動を与えて混合撹拌を行わせる。傾斜角度や角速度、往
復に要する時間等は反応測定セルの形状や傾斜運動機構
の種類、更には測定項目等により適宜設定する。

尚、複数の被検試料を続けて測定する場合、２個目以降
のものについては、被検試料及び試薬を分注した反応測
定セルを予備加温槽にセットしておくとヒートブロック
での温調時間が少な（ですむ利点がある。１個目のもの
も予め予備加温槽で温調しておいてもよい。尚、此の予
備加温槽は測定装置の他の箇所に設けてもよいし、別個
独立の装置としてもよい。また、分注は反応測定セルを
ヒートブロック或いは予備加温槽にセット（収納）した
状態で行なってもよいし、別の箇所で分注してからセッ
トしてもよい。後者の場合、試薬と被検試料が混合しな
いように、分岐側底面を低くした状態で行なう。

次いでキュベツト部底面を低く傾斜させた状態で測光し
、得られた電気信号をマイクロンピユータが記憶するプ
ログラム例えば微分する指令、及び測定項目（例えばＰ
Ｔ）に応じた検量線に基づき処理して凝固時間を求め、
プリンター等に出力する。尚、信号処理以降の段階は本
発明の要旨ではなく、適宜従来用いられ或いは将来開発
される信号処理方式に従って処理すればよい。

次に、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明に用いる反応測定セル１の一例を示す
。この反応測定セル１は、ポリカーボネート等の透明な
プラスチックで平面視７字型に成形されている。底面は
面一で、一方（図では左側）を二叉に分岐してそれぞれ
被検試料注入用チャンバー２、試薬注入用チャンバー３
とし、他方をキュベツト部４とする。傾斜時に液がこぼ
れないように、端部寄りの壁面を高くし、且つ各壁面の
上部は、ピペッタ−での注入や液の廃棄がし易いように
ラッパ状に開いている。キュベツト部４の両側壁４ａ・
４ｂは正確な測光ができるように平行とする。また、被
検試料注入用チャンバー２と試薬注入用チャンバー３を
隔てる隔壁５を上方に延長して把手６とする。この反応
測定セル１は、ヒ−トブロソク７の陥凹部８にセットさ
れる。

ヒートブロック７は、第２図及び第３図に示すように、
熱伝導率の大きい金属ブロック９で陥凹部８を型取りし
、その周りを断熱材ｌＯ及び側板１１で囲ったものであ
る。ブロック内には、測光のための光源１２及び光検出
器１３、測光部温調のためのヒータ１４とサーミスタ１
５を組み込んでいる。光源１２及び光検出器１３は、散
乱光測定のため、反応測定セルｌのキュベツト部４が挿
入される位置に夫々直交して設けている。

このヒートブロック７はアーム１６で支えられており、
モータ１７の正逆回転により第３図（イ）〔待機位置〕
と（ロ）〔測定位置〕の状態の間を往復傾斜運動する。

図中、符号１８はアーム１６に直交して固定された支軸
、１９及び２０は歯車、２１はモータ軸である。モータ
１７は、ＤＣマイクロモータを用いている。ヒートブロ
ック７は、ヒートブロック７と同軸に固定されている遮
光板２２の側縁部がホトインタラプタ２３で検知される
位置まで左右動し、この位置で反転成いは停止する。

これらヒートブロック７の動作制御や測光データを取り
込んで演算処理するのは第４図に示すようにマイクロコ
ンピュータ２４が行なう。マイクロコンピュータ２４は
、検出回路２５により増幅及びＡ−Ｄ変換された光検出
信号を受け取り、記憶している演算プログラムや検量線
に基づき血液凝固能測定データを演算し、プリンタ２６
に出力する。その他本発明装置は、マイクロコンピュー
タ２４への指令を出すキーパネル２７、キーパネル２７
からの入力状態等を表示する表示器２８、ｌ・ランスや
定電圧装置等からなる電源回路２９、メインスイッチ３
０、予備加温槽３１等から構成される。

予備加温槽３１は、第５図にその概略の一例を示すよう
に、ヒートブロック７と同様金属ブロック３２の周りを
断熱材３３で囲ったもので、複数個の反応測定セルｌを
収納できるように大きな陥凹部３４を備え、また金属ブ
ロック３２内にヒータとす２−ミスタ等加熱及び温調機
能を組み込んでいる。液の蒸散及び温度変化を防ぐため
に、その上側をカバーで覆うようにしてもよい。

［作用］ 次に、本発明装置による血液凝固能の測定手順を説明す
る。

まず、所定量の被検試料３５と試薬３６を、分岐側を下
に傾斜した反応測定セル１の被検試料注入用チャンバー
２と試薬注入用チャンバー３にそれぞれ分注する。この
状態で、反応測定セルｌを予備加温槽３１にセントして
、インキュベートする。尚、予め装置のメインスイッチ
３０を入れてヒートブロック７及び予備加温槽３１を加
温しておく。測定項目や被検試料ＮＯ１、検量線の種類
等もキーパネル２７から予め入力しておく。この時点で
は、ヒートブロック７は第３図（イ）の待機位置にある
。

次いで、反応測定セル１を分岐側を低く傾斜させた状態
のまま、ヒートブロック７の陥凹部８に挿入し、直ちに
或いは一定時間をおいた後、キーパネル２７のスタート
ボタン３７を押す。この信号を受けてモータ１７が矢印
方向に回転し、ヒートブロック７が第３図（ロ）の方向
へ移動し、被検試料３５と試薬３６がキュベラＩ・部４
へ移動して混合が開始される。この時点から、マイクロ
コンピュータ２４が計時を開始する。ヒートブロック７
が第３図（ロ）の位置へきた時点で遮光板２２の右縁部
が右側のホトインタラプタ２３に検出され、その信号を
受けてモータ１７が逆転（第２図二重矢印方向）し、ヒ
ートブロック７が元の位置即ち第３図（イ）の方へ戻る
。同様に、遮光板２２の左縁部が左側のホトインタラプ
タ２３に検出されると、ヒートブロック７は第３図（ロ
）の位置方向へ方向転換する。以下、この動作を複数回
繰り返えす往′１１ｉ４＃！４斜運動がなされる。

この往復傾斜連動が、定められた回数続き、反応液３８
の混合撹拌が行なわれる。尚、撹拌時間は数〜士数秒（
ＰＴ等では２〜３秒）程度で、この間に数回の往復傾斜
運動がなされる。反応液３８の撹拌が終了した時点で、
ヒートブロック７は反応測定セル１のキュベツト部４を
低く傾斜させた状態で静止しく第３図（ロ）の状態）、
ヒートブロック７に組み込んだ光源１２と光検出器１３
で反応液３８の散乱光度を持続的に測定する。

そして、項目毎に定められた時間が経過するか測定値の
観測から測定終了とマイクロコンピュータ２４が判断す
るなどしてマイクロコンピュータ２４から測定終了の信
号が出さられると、ヒートブロック７が元の待機位置〔
第３図（イ）の状態〕に戻り、１回の測定が完了し、測
定結果がプリントアウトされる。

２個目以降の被検試料についても、以下同様にして測定
をくりかえす。

し変形例］ 以上は、図示した実施例について説明したが、その他測
定セルやヒートブロックの駆動等についていくつかの変
形例が考えられる。

例えば、反応測定セル１は、第６図＋８）に示すように
７字型のものや、同図（ｂ）のように矩形のものの一方
を隔壁５で分離したものでもよい。また、同図（Ｃ）或
いは（ｄ）に示すように、反応測定セルｌの分岐側底面
１ａを低く傾斜させたり窪みを設け、反応測定セルｌ自
体は略水平の状態で該窪み或いは傾斜部に被検試料３５
や試薬３６を注入してインキュベートするとか、同図ｔ
ｅｌのようにキュベツト部４側の底部ｌａを低く傾斜さ
せたり窪みを設け、測光時にはセル自体を略水平に保っ
て反応液３８を該傾斜部や窪みに溜めて測光するように
してもよい。同図ｉｆ）のように、反応測定セルｌの両
側の底面１ａ・１ｂを夫々低く傾斜させたものも使用可
能である。要するに、本発明の反応測定セルは、一方を
被検試料と試薬が分離して分注できるように分岐し他方
を合流させた構造とし、且つ一方及び他方ともその底面
が低く傾斜できるようにヒートブロックで支持駆動出来
ればよい。

ヒートブロック７の駆動は、前記以外に第７図（ａｌに
示すように支軸１８で支えてシーソー運動させるとか、
同図（ｂ）のようにアーム１６の下端に吊持して振子運
動させる等種々な方法が考えられる。

また、駆動源としてはモータ１７以外に同図（Ｃ１に示
すようにエアシリンダ３９を用いるとか、モータ駆動で
もカムやリンクを使用する等の変形例が考えられる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の新規な反応測定セルを用
いる方法及び装置によれば、凝固反応に重要な影響をも
たらす反応温度に対し、被検試料と試薬を測定分だけで
予備温調することができ、さらに被検試料（又は試薬）
の添加操作に伴う温度変化の影響を受けない有利さがあ
る。その結果、別容器でまとめて温調することによる試
薬（又は被検試料）の変性や劣化を回避することができ
る。

また、反応開始つまり被検試料と試薬の混ざり合う条件
は、操作者の手技のクセや熟練の程度に依存せず、反応
測定セルの傾斜を装置的に制御することにで機械的な一
定の条件が期待できる。実質的な反応開始のタイミング
を均一にする効果に加えて、本発明駆動（ＰＪ斜）方式
では反応測定セルを反応開始直後に往復傾斜連動させる
ことで、被検試料と試薬を十分に撹拌したり、各チャン
バーに付着・残留した被検試料や試薬を跣い流しく共洗
い）、分注された容量の全てを混和して反応させる効果
もある。

更に、被検試料と試薬の容量は、反応開始時の添加操作
によるものではないため、同様の手動式ピペッタ−を使
用した場合でも、慌ただしい反応開始操作にありがちな
ミスや不正確さを避けることができ、本来の分注・秤量
精度が反映できる。

従って、キュベツトロータのような複雑高価なセルを用
いなくても、簡便な操作で極めて正確な血Ｉ＆凝固能の
測定を再現性よく行なうことができる。更に、本発明で
は撹拌時に反応測定セルを数回往復傾斜運動させるだけ
であとは静置しておくので、キュベントロータのように
振動が加わることもなく、より以上に正確な測定を担保
する。また、その分だけ装置の構造も簡単で、イニシャ
ルコスト、ランニングコスト共に大幅に低下する等、極
めて有意義なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは本発明にかかる反応測定セルの一例を示
す正面図、（ｂ）は同図（ａ）におけるＸ−Ｘ線切断端
面図、ＴＣ）は同図（８）におけるＹ−Ｙ線切断端面図
、第２図は本発明装置のヒートブロック及びその駆動部
の一例を示す概略斜視図、第３図はヒートブロックの作
動状態を示す説明図、第４図は本発明装置のフローチャ
ートの一例をそれぞれ示す。また第５図は予備加温槽の
一例を示す概略斜視図、第６図（ａｌ乃至（「）は夫々
異なる反応測定セルを示し、（ａ）及び（ｂｌは横断面
図、（Ｃ）乃至（［１は縦断面図、第７図＋ａ）乃至（
ｅ）は夫々異なるヒートブロックの駆動の仕方を示す概
略正面図、第８図（ａ）は測定セルの従来例を示す平面
図、（ｂ）は同図（ａ）における’ｚ−ｚ線切断端面図
である。 ４ ６ ７ １ ５ ６ ８ ・マイクロコンピュータ ・プリンタ ・キーパネル ・予備加温槽 ・被検試料 ・試薬 ・反応液 特　許　出　願　人　テラメソクス■ 特　許　出　願　人　三光純薬■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）平面視で一方を二叉状に分岐させて血液試料及び試
   薬を夫々独立して受け入れるチャンバーとし、他方を合
   流及び測定のためのキュベット部としたことを特徴とす
   る血液凝固能用反応測定セル。 ２）一方が二叉状に分岐した反応測定セルの分岐側底面
   を低く傾斜させた状態で分岐により形成された各チャン
   バーに血液試料と試薬を分注してインキュベートした後
   、反対側に傾斜させることにより両液をキュベット部へ
   移動させて混合動作を開始し続いて往復傾斜運動を与え
   て混合撹拌を行わせ、次いでキュベット部底面を低く傾
   斜させた状態で測光し、得られた電気信号をマイクロン
   ピュータが記憶するプログラム及び検量線に基づき処理
   して凝固時間を求めることを特徴とする血液凝固能測定
   方法。 ３）一方が二叉状に分岐し他方をキュベット部とした反
   応測定セルを収納する陥凹部を設け且つセル内の液体を
   所定温度に温調する温度制御機構を組み込んだヒートブ
   ロックと、該ヒートブロックに所定の角度内で往復傾斜
   運動を与える駆動源と、反応測定セルのキュベット部底
   面を低く傾斜させた位置で反応液に光を照射してその透
   過光或いは散乱光を検出して電気信号を出力する測光部
   と、該測光部からの出力信号を受けて記憶している測定
   プログラムや検量線に基づき凝固時間を演算して記憶す
   るマイクロコンピュータと、測定結果を表示する出力装
   置を含んで構成されることを特徴とする血液凝固能測定
   装置。