JPH07502118A - 関連血液パラメータの定量方法と定量装置 - 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】 関連血液パラメータの定量方法と定量装置種々の血液パラメータを定量するのに 用いる血液試料を準備することは多くの医学研究で日常行われていることである 。通常、数−の試料を採取して試験室に送り、そこで凝固時間、ヘマトクリット 、沈降率、ヘモグロビン百分率などのような関連パラメータが定量される。

数−の試料を得るために、静脈にカニユーレを挿入し、容器に対して必要量の血 液を流入させる必要がある。次いでその容器は注意深く標識をつけて、試験室に 送られ、その後試験室から測定データが発行される。

血液試料は、上記の方法で採取される場合、血液が試験室に到着する途中で凝固 しないように抗凝血薬を添加しなければならない。

試験室では抗凝血薬の作用を中和してその試料を新鮮血液と同等とみなす。血液 試料が患者の身体からはなれて事実上すぐに測定が開始され約３０分後には測定 を完了し、新鮮血液に基づいて関連パラメータを判定することが可能な方法と装 置がめられている。その装置は、患者のそばに置いて、血液試料に装置を通過さ せ、試験結果が得られるまでベッドサイドに置くことができるように便利で移動 可能でなければならない。さらにその方法は、簡単に指または耳たぶを刺すだけ で２５μｍ以下の試料を得ることによって提供される血液試料、すなわち専門家 が静脈に針をさす手助けがなくても得ることができる試料について測定を実施で きなければならない。

血液試料の凝固時間の測定方法は公知であり、その方法は、試料を毛管要素の中 に入れ、血液試料が半透明性を測定する光度計に入る時−１！、（その時点は゛ Ｆ′、；３ｉ明性が急激に低下する、−とによ−って示される）から、この急激 な低下の後、半透明性が最大極値に到達するまでの経過時間として凝固時間を測 定する工程からなる方法てあ乞。

しかし、半透明性が第一最大極値になる時間を経過した後、血液試料を通過する か、ｔたは血液試料に散乱されるかまたは反引される光の特性の展開に６１、っ て、他の関連血液バラメークの興味深い情報が明らかになるようである。

本発明による、関連血液パラメータの定量方法はＦ記の工程で構成されている。

すなわら、 一血暗、而清まｔ、―は全血の試料を準備する。

−その試料を、内のり寸法が１ｍｎ＋未満のギ、ベッＩ・に入れるニー試料に光 源によって毘を照射する。

−試料が起こす光特性の変化を時間の関数として測定し記録するニー記録された 光信号７．・７時間の曲線のパラメータを計算する、−得られた光信号／時間の 曲線の極値および／または他の明確な時点の間の勾配と時間空間のようなパラメ ータを解釈する：工程である。

光信号／時間の曲線には、試１がキュヘットの測定部分に導入されるどきに対応 する最初の急ｍな極値を有する経路がある。例えば光イま号が試ｔ＋−１の゛１ ′、透明性丁ある場合、この極値は最小の極値である。

この最小極値から、半透明性は第二の極値である最大極値まで上昇し、次に再び 減少して第三の極値を示す比較的平坦な最小極値になり、その後、再び第四の極 値まで上昇し、次いで高い最大極値から最終的にほとんど直線的に減少する。。

曲線の記録は、試料が入る、二とに６１−って起こる光信号の最初の急激な変化 によ、って主として定義される、測定される光信号と出発時点からの経過時間ど の連結値を、例えば１秒間に１回のように頻繁に記憶する、−とによって行う。

これらの記録によって、極値を定義し曲線の異なる位置の勾配を計算することが 可能になる。しかし、＝、つの事象間の経過時間だＩＪか必要な場合、中間の光 信号値の記録は省略することができる。

出発時点から第二極値に関する明確な時点までの時間は凝固時間の指標とみなす 。

曲線か第一極値から第二極値までを通過するときの勾配は沈降率の指標とみなす 。

第一極値と次の第二極値との差はヘマトクリット値の指標とみなす。

曲線が第二極値に関する明確な時点から第三の極値の明確な時点まで通過すると きの勾配は、フィブリノーゲン濃度と血小板関連凝固活性の指標とみなす。曲線 の勾配が変化する場合、この値は、例えばその変曲の勾配としてより正確に定義 されるか、またはその勾配は、第二極値と第三極値間の差もしくは極値に関する 明確な時点の間の差をこれらの極値もしくは時点の間の時間差で割算して計算さ れる。

光信号曲線が第三極値を通過するまでにかかる時間は、光信号値か、第三極値に 近づいている時、この第三極値から所定の距離だけ異なる設定値を通過した時点 から、第三極値を通過した後回びこの設定値を通過した時点までの時間間隔とし て計算され、そしてこの計算された時間はフィブリン分解系の活性の指標とみな す。

光信号曲線が、その第三極値に関する明確な時点からその第四極値に関連する明 確な時点まで通過するときの勾配はフィブリン分解速度の指標とみなされる。第 三極値に関する明確な時点の値と第四極値に関する明確な時点の値との差は、試 ネ４中のフィブリンの量したがって元のフィブリノーゲン濃度の指標とみなすこ とができる。

測定を行う＋ｉｉｊに試薬を血液試着に添加すると、この測定値は、血液パラメ ータか試薬によってとのような影響を受１づるのかを示す。

本発明の方法を実施する装置は、内のり寸法が１　ｍｍ未満の血液試料を入れる キー□ベット、その試料に光を照射させるのに用いる光源、４−、ベット内の試 料からの光信号を測定する手段、測定された光信号値を記録する手段、記録され た光信号対時間の曲線のパラメータを計算する手段、およびその計算の結果を表 示する手段で構成されている。

」二足の計算を行う手段はさらに、計算された曲線値を臨床化学の値に適正に変 換することができる。

キュベツトは毛管であり、平行して作動する多数のキュベツトが設けられ、各々 それ自体の測定チャネルをもっている。このようにすることによって、二つの平 行チャネルからの測定結果か設定値を越えて逸脱した場合は測定は拒否しなけれ ばならないということを一つの指標として測定を制闘することができる。また、 一層多くの東行キコヘットを使用すると、二つの試料を直接比較することかでき る。例えば二つのキュヘットのうぢの一つを活性物質でコートしておいて、二つ のキュベツトに入れた試料を比較すると、その活性物質の作用の指標か得られる 。

これらのキュヘットは使い捨てであってもよく、その場合、キュヘットは使用後 、装置から取外し、新１７いキュヘットと取替える。

また、キコ・＼ソトは、独立した支持体に取付けてもよく、この支持体は、ｔＡ 置内に収納され、使用後は装置から取外して廃棄される。

独立した支持体に取付けられたキュベツトは毛管であり、これらの毛管は、それ らの入口末端か互いに密接に当接して位置するよう支持体内に配置されている。

このようにすることによって同じ血液滴から同時に二つの毛管を満たすことがで きる。

試料からの光信号を測定する手段は、互いに特定の形態の関係で配置された光源 と光センサで構成されている。その形態は、どの光信号を測定しなければならな いかによって選択される。半透明性を測定しなければならない場合は、接続され た光源と光センサは互いに対向して配置されているが散乱光もしくは反射光の測 定は、光源から光を直接受けないように配置されたセンサで行うのが好ましい。

上記の場合、光信号値は、光を反射する試料がキュヘットに入っていない場合に は低いが、試料がキュベツトに入ると急激に上昇することに留意しなければなら ない。

本発明の装置は、光信号の測定値を事前に設定された時間間隔で記憶することに よって光信号値を記録し、その記憶された光信号値に基づいて曲線パラメータを 計算し次いでその曲線パラメータを血液パラメータに変換するマイクロコンビコ ータを備えている。

計算されたパラメータは、マイクロコンピュータに記憶させ、要求されるときに 表示器に表示することができる。

以下に、本発明を、図面を参照して説明する。

図１は挿入された毛管要素を存する支持要素を具備する装置の一実施怒様の斜視 図を示す。

図２は図１のＩＩ−ＩＩ概略断面図を示す。

図３は毛管要素に充填中の、支持要素付き毛管要素を示す。

図４は血液試料の半透明性対時間の曲線を示す。

図１に示す装置は、その構造が、血液試料の凝固時間を測定することを目的とす る国際特許願公開第ＷＯ３９１０６８０３号による装置に相当している。この装 置は全体を参照番号１で表わす。この装置は、その−面に表示器４を具備するハ ウジング３を備えている。ハウジング３の一方の末端には、毛管要素を保持する 支持要素が挿入される開口５が設けられている。

図２は、好ましくは発行ダイオードの形態の一つ以上の光源７゜９が開口５に関 連してハウジング３内にどのように取付けられているかを示す。好ましくはホト ダイオードの形態の露出計（ｌｉｇｈｔｍｅｔｅｒ）８．１０が開口５の他の辺 上に光源７．９に対向して取付けられている。

またこの装置には、図示していないが測定シーケンスを制御し、事前に設定され た時間間隔で測定され記憶された半透明性に基づいて血液パラメータを計算する 内蔵マイクロプロセッサが備えられている。この装置は、必要な記憶容量を備え ていなければならずかつ必要な計算と制御を実行するようプログラムされねばな らない内蔵コンピュータの性能が、前記の公開国際特許願による露出計装置と異 なっている。さらに、この装置は、記憶されたデータと計算データを要求に対し て表示器に呼出す手段を備えていなければならず、またその表示器はさらに、数 字のみならず曲線を表示するように設計されていてもよい。

図３は、指２０を刺すことによって提供される一滴の血液２１を充填中の二本の 毛管１６と１７を具備する支持要素２を示す。支持要素２は、好ましくは不透明 のプラスチック製支持ピース６を備えている。その支持ピース６の一方の末端に はテーパーが付けられてくさび１３が形成され、装置の開口５への挿入を容易に している。支持ピース６の反対側の端部には、支持要素を取扱うのに利用するつ まみを形出する一対の延出部１４を備えている。さらに支持要素には溝１２が設 けられ、この溝は、背面に設けられた類似の溝とともに、支持要素が装置の開口 ５に挿入されるときに支持要素を案内するガイドを形成している。最後に、支持 ピース６には、一対の窓１８と１９が各毛管の背後に一つづつ設けられている。

これらの窓は、支持要素が装置に挿入された時、光源から光センサへの光線と一 直線上にあるように配置されている。

上記の実施態様では、毛管要素は毛管として記載されているが、小間隔を間にお いた透明シートのような他の形態の毛管要素も使用可能で、例えば、毛管要素が 別個に支持要素なしで直接装置に挿入されるよう設計してもよい。また単一の毛 管要素も使用できるが２本が好ましい。またこの毛管要素は、静脈管またはＶ− シャントからの血液サンプリングが容易になるよう配置することができる。

図４は血液試料の凝固過程（ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ　５ｅｑｕｅｎｃｅ）中に 記録された半透明性対時間の曲線を示す。経過時間はＸ軸に秒単位で示し、不透 明性は、光センサからの出力電圧（ｍＶ）として示す。

毛管効果によって、血液試料が測定装置に挿入された毛管要素に吸引される場合 、血液試料は、窓１８もしくは１９の横に並んでいる毛管要素の部分に到達する と、窓１８または１９を通過する光線を覆う。

したがって対応するセンサによって感知される光は急激に弱められ、急激な低下 は半透明性曲線に見られ、４１で示す。この最小極値から半透明性は、血球がそ の重力によって沈澱し、次いで半透明性の血漿が該沈澱物質の上方に集まるにつ れて、最大極値４２まで徐々に上昇する。このように、第一最小極値に続く最大 半透明性の高さはへマドクリットの指標であり、すなわち最大極値４２は、全血 の容積に関連する血球の容積に関係している。

第一最大極値の時間に血液は凝固を開始し、次にフィブリン繊維が光の散乱を起 こすにつれて半透明性が低下する。第一最小極値４１から第一最大極値４２まで の時間は公知のしかたで凝固時間を示す。

半透明性は、フィブリノーゲンがすべてフィブリンに変換するまで、その第一最 大極値から低下する。半透明性は、フィブリン分解系が活性化されると、番号４ ３をつけた最小極値から再び上昇する。

上記の降下曲線の勾配は基質中のフィブリノーゲンの濃度の指標とみなされる。

また第二最小極値４３を越える第一最大極値４２の高さはフィブリノーゲン値の 指標としてみなし、上記の勾配と異なり、この指標は、フィブリンの生成を刺激 する毛管要素のコーティングによって影響を受けない。

第二最小極値４３を通過した後、フィブリンはプラスミンの作用によって分解さ れてフィブリンスプリット生成物になり、そして試料は一層半透明になる。第二 最小極値はかなり平坦な極値であり、半透明性が、最小極値４３より設定された 間隔４６だけ大きい値を通過した時点から、半透明性が前記最小極値を通過後上 昇中に同じ値に到達するまでの経過時間の測定値は、フィブリン分解系がいかに 速く活性化されるかを示す指標すなわちプラスミノーゲンをプラスミンに変換す る速度の指標とみなされる。曲線が降下中および上昇中、最小極値４３より設定 された間隔４６だけ離れて位置している半透明性曲線上の点はそれぞれ４４およ び４５と命名する。最小極値に対する不透明性の値を前もって知ることは不可能 なので、最小極値の出現が検出されたときの記録値にさかのぼることが必要であ る。

第二最小極値４３を通過した後上昇している半透明性に対する曲線の勾配はプラ スミン濃度に比例しているとみなされ、第二最小極値４３を越える第二最大極値 ４７の高さは、フィブリンの量したがって元のフィブリン濃度に関連がある。

その第二最大極値を通過すると不透明性はとんど直線的に降下する。

設定された時間間隔で不透明性を記録することによってデータが記録されると、 不透明性／時間曲線の関連パラメータをめることができる。コンピュータで、こ れらのパラメータを対応する血液パラメータに変換することができる。その外に できることは、多くの専門家が、曲線の過程の知識から評価することを好むよう に、コンピュータに曲線を直接表示させることである。専門家以外は、異なるパ ラメータがある種の時間間隔内に維持されなければならないことを知っていれば 充分である。

曲線の勾配の測定は微分によって行うことができる。勾配が時間によって変化す る場合、このパラメータをめる場合、曲線のどの部分を使用すべきかを決定する 必要がある。第一最大極値から第二最小極値までの過程および第二最小極値から 第二最大極値までの過程に対する曲線の勾配は、その変曲の勾配としてめること ができる。変曲点は関数を２回微分することによって見出すことができる。

記載した実施例では、試料の半透明性を測定しているが、散乱光または試料の存 存によって変調される他の状態の光を測定することは本発明の適用範囲に含まれ る。散乱光を測定する場合、センサを光源に向かい合わせて配置せずに１８０° の位置に角度的に変位させることが適切である。その結果、センサは光源から直 接光を受けず、特に毛管が使用される場合、円筒形の毛管が、光をセンサに集中 するレンズとして作用する利点がある。

上記の時間空間は、一つの極値から次の極値までの経過時間と定義する必要はな く、これらの極値に関連することが明確な時点の間の時間空間として定義するこ とができる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成６年ら月１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．下記の工程：すなわち 血漿、血清または全血の試料を準備する；その試料を、内のり寸法が１ｍｍ未満 のキュベットに入れる；試料に光源によって光を照射する； 試料が起こす光特性の変化を時間の関数として測定して記録する；記録された光 信号／時間の曲線のパラメータを計算する；そのパラメータを血液パラメータと して解釈する；工程を含むことを特徴とする血液パラメータの定量方法。 ２．記録が、測定された光信号および出発時点からの経過時間に対する連結値を 頻繁に記憶することによって行われることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．試料をキュベットに導入することによって起こる第一極値に対する時間を、 測定を開始する時点として解釈することを特徴とする請求項１または２に記載の 方法。 ４出発時点から、第二に起こる極値に関連する明確な時点までの経過時間を、凝 固時間の指標とみなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。 ５．曲線が第一極値から第二極値まで通過するときの曲線の勾配を沈降率の指標 とみなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６．曲線が第一極値から第二極値まで通過するときの曲線の高さをヘマトクリッ トの指標とみなすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 ７．第二極値と第三極値の差をフィブリノーゲンの濃度の指標とみなすことを特 徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。 ８．曲線が第二極値から通過するときの曲線の勾配を、フィブリノーゲンの濃度 および血小板関連凝固活性の指標とみなすことを特徴とする請求項１〜７のいず れかに記載の方法。 ９．光信号曲線が第三極値を通過するのにかかる時間を、光信号値が第三極値に 近づいているときに、第三極値から予め決められた大きさだけ異なる設定値を通 過する時点から、光信号値が第三極値を通過した後、上記設定値を再び通過する 時点までの時間間隔として計算し、そしてその計算された時間をフィブリン分解 系の活性の指標とみなすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法 。 １０．光信号曲線が、その第三極値に関連する明確な時点から、その第四極値に 関連する明確な時点まで通過するときの光信号曲線の勾配を、フィブリンの分解 速度の指標とみなすことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。 １１．光信号／時間の曲線上の、第三極値に関連する明確な時点の値と、第四極 値に関連する明確な時点の値との差を、試料中のフィブリンの量したがって元の フィブリノーゲンの濃度の指標とみなすことを特徴とする請求項１〜１０のいず れかに記載の方法。 １２．内のり寸法が１ｍｍ未満の血液試料を入れるキュベット；試料に光を照射 する光源；キュベット内の試料からの光信号を測定する手段；測定された光信号 値を記録する手段；記録された光信号対時間の曲線のパラメータを計算する手段 ；およびその計算結果を表示する手段を含むことを特徴とする、請求項１〜１１ に記載の方法を実施することによって血液のパラメータを定量する装置。 １３．計算する手段がさらに、計算された曲線のパラメータを血液のパラメータ に変換することを特徴とする請求項１２記載の装置。 １４．キュベットが毛管の要素であることを特徴とする請求項１３記載の装置。 １５．キュベットが毛管であることを特徴とする請求項１４記載の装置。 １６．より多くの平行して作動する毛管が設けられていることを特徴とする請求 項１５記載の装置。 １７．キュベットが装置の使い捨て部分に取付けられていることを特徴とする請 求項１２〜１６のいずれかに記載の装置。 １８．光信号を測定する手段が、キュベット要素の対向する面上に位置する互い に対面する光源と光センサからなることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれ かに記載の装置。 １９．測定された不透明性の値を設定された時間間隔で記憶することによって現 在の記録を行い、その記憶された値に基づいて曲線のパラメータの計算を行い、 次いでその曲線のパラメータを血液のパラメータに変換することを特徴とする請 求項１２〜１８のいずれかに記載の装置。