JPS58171655A - 血液のヘマトクリツト値の測定装置 - 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】 本発明は、血液の導電性を測定するために使用される、
作動厘が水平面にある２つの電極間のへマドクリット値
を測定するための装置に関する。

これらの一般的分野の装置は、東独特許第７８．３０７
号に見られる。この装置では、電極は電気力線が血液の
沈降方向に垂直となるよりに配賦されている。しかし、
この装ｆけ、インピーダンスが沈降の程度に依存し、装
置の誤動作が沈降速度の増加につれて著しくなるという
欠点がある。この欠点は、通常の血液エリも凝集速度の
大きな病気の血液サンプルの場合に特ＫＩＩ著である。

そのような装置を作動させた場合、沈降の効果により不
正確となった値を簡単に補正することは、そのような補
正操作が豪絨すぎるため不可能である。

更Ｋ、装置の作動中にサンプル室内の電極が完全に清浄
化されず、電極面にたん白質、特にフィブリノダンの層
が形成され、そのためインピーダンスの値が、従ってヘ
マトクリット値自体の値が娯ってしまう。

この公知の装置の他の欠点は、作動中のト２ｆｋでＩｈ
る。研究所の研究者が目盛付キャピラリ管紮クランプ間
に置くとき、血液の一部が管から失なわれ、読みが不正
確となる。そのような血液の損失は、インピーダンス値
の大幅な増加をもたらすエア４クツトを生ぜしめる。ｌ
！に損失血液は装置を汚し、誤動作をもたらす。

１！Ｋｔた、装置に血液が正確な量充填されていないた
め、そのような異なる容量の充填により測定値のばらつ
きが生ずる。これは、血液中の電気力線密度が充填され
た容量に大きく依存しているからである。

ヘマトクリット値を測定するための他の公知の装置であ
るドイツ公告公報第１，２２９，７６０号に示す装置に
おいても、電極系により形成された電気力線は沈降方向
に垂直であり、そのため上述の東独特許に関連して示し
たようＫ・測定の際の同様の問題が生ずるであろう。

電極ｍを清浄化することは、最初に説明した懺蓋の場合
と同様の困難な問題があり、簡単ではない。

これに関連する他の問題点は、測定値の読みが、インピ
ーダンスとへマドクリット値との関にリニアな依存性が
あるということに基づいていることである。実際にはそ
のような依存性は存在せず、そのため測定値の換算は誤
った前提に基づいている。

最後に、デーモスタットがないためサンプル温ＦＩｌｔ
一定に保っことができず、これによっても測定値が不正
確となる。

ヘマトクリ、ト値を測定するための更に他の装置はドイ
ツ公開公報２，１０３，２８５に示されてぃる。この装
置においても、電気力線は沈降方向に垂直であり、その
ため測定の際に上述と同様の問題がある。更Ｋ、この装
置を操作するには多量の血液サンプルが必要である。電
極は清浄の九めに取出すことができず、そのため前述し
た汚れの問題が生ずる。

米国特詐第３，９２２，５９８号もヘマトクリット測定
装置に関するものであり、この装置においては、電極は
互いに平行に配置されており、血液中に浸漬されている
が、電気力線は沈降方向に垂直である。この場合、浸漬
深さは、測定チャン・中−の底部への沈降物の堆積のた
め一定ではないであろう。

他の欠点は、電極を用いて測定が行なわれる容量が大き
すぎることであり、電極の清浄に困難な問題があり、そ
のため上述の理由により不正確な測定となる。

以上の理由から、本発明の目的は、沈降が測定値に影響
を与えることがない、ヘマトクリット値を測定するため
Ｃ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、簡単かつ容易に取扱われ、かつ使
用される、特に簡単に清浄化し得る装置を設計すること
ＫＴｏる。

これら訃よび倫の目的を達成する念め、本発明の装置は
、分離され得る上部分及び下部分を有しておゆ、上部分
の下面には１つ以上の電極があり、下部分の上面には１
つ以上の電極があるｅ 本発明の装置において、電極をそのように配設すること
により、電気力線は沈降方向に平行とされる。健康な血
ｉｉ　ｔ　７　ｆルおよび病気の（即ち強く沈降又は凝
集する）血液サンゾルについてされた多くのテストは、
電極をそのように配列するととＫよ抄、沈降Ｆｉ測定値
に殆んど影響を与えず、即ち測定値は正確であることを
明らかにしえ。

電Ｉｉが上部分の下面と下部分の上面に配置されている
ため、測定値を完全にかつ簡単に清浄化することが可能
であり、そのため、電極の汚れＫより生じる不正確な測
定値は最大限除かれる。

更に、高精度のへマドクリット値を得るために、はんの
わずかの血液サンプルを要するのみである。そのため、
血液サンプルの充填は非常に簡皐である。そのような血
液ｔンデルの蓋は、例えば７０〜２００ｄである。その
ような量は、即ちほぼ１〜３滴であり、患者の体のどの
部分からも採取することが可能である。

肉ｌｌＫよるチェックを行なうことにより、下側の電、
極を濡らした後の血液が気泡を含んでいるかどうかが直
ちにわかる。そのような気泡は真の値よりはるかに高い
ヘマトクリット値の測定の原因となろう。この場合、第
２の測定が必要であろう。

更に、非常圧短い測定時間のため、抗凝固剤を混合する
等の特別の処！Ｉを要せず、そのため血液滴が電極上に
置かれて直ちに測定操作を開始することができる。

この関係で留意すべき唯一の点は、装置に充填される血
液の量に一定の下限があることであ餘、電極は、いつで
も同一の大きさのプンデルを確かめられるようＫ　Ｉｌ
ｌ定室内に位置している。

これらの条件を維持し、かつ２つの電極が完全に濡れて
いるならば、測定値はプングルの量に依存しないことを
確かめることが出来る。このことは事実実験により証明
されている。

そして、２つの電極と血液滴との間に電気的接続が得ら
れているため、測定操作を開始することができる。

本発明においては、装置に用いられる電流の好ましい周
波数は２〜３　ｋＨｚであり、これによって電極におけ
る分極効果が除去又は抑制される。更に、この周波数は
、大きな双極子分子の分散溶液としての血しようの誘電
特性を考慮している。事実、この周波数範囲は、アルフ
ァ分散がある周波数範囲からはずれている。この範囲で
は、細胞ＩＩ［Ｆｉ導電体として最も重要な役割を果た
している。一方、この範囲がベータ分散が開始する範囲
に入ると、血しようの銹電特性は測定値にわずかな影響
を与える。そのような周波数の選択により、正常の血し
ょうおよび病気の血しよう（この場合たん白質濃度レベ
ルは正常な値から変化する）のインピーダンス値は同一
であることを確かめることが可能である。

更に、問題の周波数の選択は、赤血球膜の容量抵抗の効
果が、２５％の平均血球容量の変化が測定値に影響を与
えない程度に抑制されるようになされたものである。

７０−１でのへ掩トクリ、ト値においては、測定値は、
その容量が少数大容量細胞か又は多数小容量細胞の形で
あるかに依存しないことが実験かられかった。

これらの限定条件を選択することにより、生理的範囲内
の浸透圧（即ち２８０〜３００　ｍｏｍｏｌｅａ　）の
変化は、約１０％の血しょうインピーダンスの変化をも
たらすのみであり、これは±１−のへマドクリ、ト値會
誤差を生ぜしめる。

本発明によると、ヘマトクリット値は極めて短時間、即
ち３０秒のオーダーで安定かつ再現性よく測定すること
ができる。公知の測定操作との比較により、本発明では
、電極面が完全にｔンデルで覆われているならば血液滴
を電極上に置くこと以外Ｋｍ定前には何ら他の操作を必
要としないので、測定値は高精度であり、システム上の
誤差は何ら生じないことが明らかとなった。そのような
作業は何ら特別な訓練を要することなく、実験者により
容易に行なうことが出来る。測定に重要なすべての装置
の特徴（例えば電極間隔、定電圧オシレーターの周波数
、抵抗値、検量−線等）はメーカーにより調整されてい
るので、この装置は一般使用者が容易に使用することが
でき、またその使用は医学研究所に＠定されない。

たとえｔンデル中和硬化した細胞があったとしても、測
定操作はそのような細胞の存在に影響されないので、正
確なヘマトクリ、ト値を得ることができる。なお、多く
の公知装置ではそうではない。

更に重要なことは、血液サンプルの細胞成分の沈降がヘ
マトクリット値の測定に何ら影響を与えないことであり
、成る程度の期間内圧おいて測定値は同一であり、安定
である。

以下、第１〜５図を参照して、本発明およびその効果を
より詳細に説明する。

第１〜４図は、共通のハ・ウジング内に置かれた記録二
二、トＩ２ととも一１血液のヘマトクリ、ト値を測定す
るための本発明の装置の種々の図である。装置１０は、
その主要部として下部分１４、および下部分１４にちょ
うつがい止めされた一種のカベ−である上部分１６とを
具備している。装置の一部を示す第３図において、上部
分ｚ６の開けられた位置が鎖線で示されている。上部分
１６の開動作は、下部分１４の傾斜面１８に当接すると
とＫよって制限されるか、又は上部分Ｉ６は傾斜面１８
の位置２０において押しつけられる。図から明らかなよ
うに、上部分１６は、下部分１４と上部分１６とに形成
された孔に通された回動ビン２２の回りを回動する。

下部分１４の上面２４と上部分１６の下面２６はそれヤ
れ１つの電極２８．３０を具備している。それら電極の
面は、それぞれ上面２４および下面２６と同一平面にあ
る。そのため、上面２４および下面２６の全面を清浄化
すれば、電極は表面に汚染物が残留することなく完全に
清浄化される。そうでなけれ、装置は不正確な測定値を
与えてしまう。一方、成る場合には、電極ｚａ　、ｇｏ
は、表面から例えば１〜２ｍ突出しているか又は凹んで
いてもよい。

電極面の形および大きさは重要ではない。しかし、出来
るだけ血液との濡れが生ずるように、電極面は円形であ
るのがよい。電極面に角があるならば、そのような濡れ
は可能ではないであろう。更に１電極２８．３０の表面
の大きさは、ナンデル信号が良好な信号／ノイズ比をも
って安全に記録されるような大きさであるべきであり、
一方、これを可能とするためには大量の血液を必要とし
ない。通常、電極２８および３゜の表面の大きさ＃′ｉ
ｌＯ〜１００−１特に２０〜５０−である。

特に有用な好ましい本発明の態様においては、電極面積
は約３０−である。電極２１！　、３０の材質にりいて
は、当業者が広範に選択可能である。そのような材料は
、良好な導電性、および血液との非反応性を有すること
のみが必要である。試験により、通常使用される電極材
料はチタン、二、ケル、ステンレス鋼、クロム、および
白金、銀および金のような貴金属が不所望な効果なしに
使用可能であることがわかった。価格の点からみてステ
ンレス鋼が好ましい電極材料である。

第３図から明らかなように、２つの電ｇ７Ｌ２８゜３０
は互いに上下の位置関係にあり、そのため間隔３２には
血液柱がその電気導電性が測定されるサンプルとして形
成される。電極間の間隔３２の大きさは、下部分Ｉ４と
上部分Ｉ６の位置に依存する。下部分１４と上部分１６
の位置は、上面２４と下面２６との間のスイーサーとし
て働くストップ部材３４により固定される。

この点において、上面２４および下面２６は、装置の閉
の位置において一般に互いに平行であり、そのため電極
ｚｔｔ、ｓｏの表面は同様に互いに平行となろう。

電極ｚａ、ｓｅ間の距離、即ち間隔３２の高さ、従って
スト、！部材３４の厚さは、約０．５〜３−１＃に１４
〜２．２■がよいことが実験かられかった。上述の電極
面積でこの距離範囲で装置を作動させる場合、高々５０
０　ｔｔｌｌの血液量がヘマトクリットレベルの測定に
必要なすべてであるように、広範な測定範囲が維持され
る。

上面２４および下面に用いる材料としては、そのような
材料が電極２８．３０と接触する限りにおいて、非導電
体が用いられる。しかし、その材料が電極ｚａ、ｓｏと
絶縁されるならば、金属でもよい。通常は、ＩＩ＆町塑
性合成材料又は装置１０のための通常のハウジング材料
が用いられる。

電極２８．３０は、配線３６．３１１によって記録ユニ
ットＺ２と接続される。記録ユニ、トは、上部分Ｉ６が
下部分ｚ４に重ねられて＋３　ｊブトスイッチ４０がオ
ンとなり、自動的に作動するように回路に配置されるの
がよい。また、リミットスイッチ４０Ｆｉ、上部分１６
に取付けられたストップ部材３４により作動されるのが
よい、リミットスイッチ４０と記録ユニットＺ２との接
続は図示されていない。

電１１Ｍ２８．３０ＫＩｄ：、例えば０．１〜０．７　
Ｖ、特に０．２Ｖ（０，７全振幅の場合には２Ｖ）、お
よび１．８〜６　ｋＨｚ　ｓ特に２〜３　ｋＨｚの交流
が供給される。

２〜３　ｋＨｚの周波数を用いると、電極にシける分極
効果は抑制され、更にそのような周波数において、大き
な２極分子の粗分散溶液としての血しようの誘電特性が
考慮され、そのため細胞膜は導電体としての効果を有し
ない。一方、この周波数は、血しようの誘電特性が測定
値の読みに小さな影響を与える範囲内に入っている。

好ましい周波数範囲の選択のため、単に通常の血しよう
のインピーダンス値だけでなく、たん白質ａｔが変化し
ない病気の血しようのインピーダンス値も多かれ少なか
れ同一であることを確実なものとすることができる。更
に、上述の周波数の選択により、赤血球膜の容量抵抗の
効果は削減され、そのため２５チの赤血球の平均血球容
積の変化があっても測定値は不正確とはならない。

７０％までのへマドクリット値では、測定値は小容積と
大容積とを有する細胞の容積＊に依存しないことが試験
によりわかった。

交Ｒは第５図に示すオシレーターにより得られ、血液柱
の両端に効果を及ぼす。整流後、サンプルからの信号は
一定の検量曲線により換算され、ヘマトクリット値のた
めの測定値を与える。検量−纏の組立て方法については
以下で説明する。ヘマトクリット値の測定値は、デジタ
ル設計が最上である記録ユニットの一部としての表示装
置４４において表示される。

装置１０と記録ユニット１２とは、別のユニットの形と
することができる。

ここで、血液のヘマトクリ、ト値の読み取りについて説
明する。

サンプル室にはほぼ２００μｌの血液が充填される。そ
の際、充填は泡を生じないように注意して行なう必要が
ある。血液は、注射針を用いて、容易に採取される患者
の体の部分、例えば爪と指の付は根との間の指の部分か
ら採取され、直接下部電極２８に滴下される。次に上部
分１６が下部分Ｉ４上に閉められ、リミ、トスイ、チ４
０がオンとなる。電源をオンとしてから電圧降下が定常
レベルとなるまで約１５秒かかるであろう。この電圧降
下は、重要なことにインピーダンス、即ち赤血球の交流
抵抗に依存し、循環において最も制御された因子である
が、その効果は実用上は無視できる。血しようの容量抵
抗および赤血球のオーミックおよび容１抵抗は同様に測
定値の読み取りには重要ではなく、実験により、それら
は一定であり考慮する必要かないことがわかった。

記鎌ユニツ）ｆＪＫ供給された電圧値又は信号は、当然
、温度、懸濁液中のイオン濃度、電極間隔、および成る
程度においてはサンプル室に充填されたｔンゾルの容積
に依存する。既に指摘したように１電極面積が完全に血
液で覆われているならば、電極の間隔とそれに充填され
九サンプルの容量（電極間隔と電極面積との積）は一定
である。装置の好ましい形態においては、電極ｓｏ、ｚ
ｚが完全に覆われるために、研究者により装置が開けら
れるときに血液で覆われ−ねばならないその外側端部を
丸めた安全マージンを有していゐ。

前述のように、血しようの浸透圧は、ヘマトクリ、トの
測定値の精度にとってさほど重要ではない。それははＦ
ｔ　２７５〜３００　ｍｏｓｍｏｌ＠ｓ／ｌである。そ
のときへマドクリットの誤差は±１容積−でＴｏす、そ
のため４０容積−の通常のへマドクリ、ト値の場合には
、約２．５−のオーダーであろう。このため、血しよう
についてのダミーの測定は不必要である。しかし、血し
ようの導電性は同じサンゾル室内で測定され得る。必要
ならば補正が行なわれてもよく、又は装置は標準ＮａＣ
ｊ溶液を用いて検量されてもよい。

ヘマトクリット測定値は当然温度依存性があり、異なる
温度では異なる検量曲線が必要である。この点において
、装置１０が温度を自動的圧制御するためのサーモスタ
ットを具備することは有用である。そのような装置のサ
ーモスタ、ト操作は通常の方法で行なわれ、到えば装置
ｌＯの加熱を伴なってもよい。

測定が室温で行なわれるならば、最初に室温に調整され
た参照溶液を用いてインピーダンスを測定するのがよい
。同一の温度で血液についてとられた測定値は、補正さ
れねばならないであろう。それは記録ユニットｚ２にお
けるポテンショメーターを用いて電位を補償することＫ
よりなされるのがよい。そのような条件で操作すると、
血液を調整することなく行なうことが可能であり、これ
はほぼ２９５にの室温の下で±３℃の蜜化ですら±１容
量−の誤差をもたらすのみである丸めである。

薄皇ヱヱ上 赤血球が５七〜ｔのジアミドにより硬化された。０．３
５〜０．５１へのへマドクリット値の調整が遠心分離法
によりなされた。次に、本発明のインピーダンス装置を
用いて、更にＣ−サッカロース法を用いて、ヘマトクリ
ット値が測定された。得られた測定値から、２つの方法
の間には１対１の関係があることがわかった。なお、２
つＯ方法により得た測定値は約３２．４および４６．０
であった。遠心分離により得た測定値は上記測定値よ−
６〜７−（ヘマトクリッ）＝０．３５）および１０〜１
１％（ヘマトクリット＝０．５１）高かった・ 一般的に言りて、本発明の装置は、０〜８゜容量−の範
囲でへマドクリット値を測定することを可能とする。こ
の装置を完全に自動化することにより、操作を簡単圧す
ることができる。

測定に要する全時間は３０秒より短い、′更に、本発明
の方法を用いると、少量の血液（約７０〜２００−）を
要するのみなので患者は殆んど苦痛ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の模式清面図、第２図は第１図の
装置の正面図、第３図は第１図の装置の部分拡大図、第
４図は＠１図の装置の透視図、第５図は本発明の定電流
供給二二、トの！ロブ２図である。 １０・・・装置、１２・・・記録ユ＝ｙト、１４・・・
下部分、１１７・・・上部分、１８・・・傾斜面、２２
・・・回動ピン、２４・・・上面、２６・・・下面、２
Ｂ、ＩＯ・・・電極。 １ 出願人代垣入　　弁理士　鈴　江　武　彦ＦＩＧ、１ ４ ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　上部分と、下部分と、サンプル接触面を有す
   る第１の電極と、サンプル接触面を有する第２の電極と
   、前記第１および第２の電極を電気的測定回路と接続す
   る配線とを具備し、前記上部分および下部分は互いに接
   近および遠ざかるよう駆動可能であり、前記第１の電極
   はそのサンプル接触面が前記上部分の下向きの面と並ぶ
   ように前記上部分に結合されており、前記第２の電極は
   そのサンプル接触面が前記下部分の上向きの面と並ぶよ
   うに前記下部分に結合されており、前記第１および第２
   の電極は一緒に駆動した際にサンゾル室の２つの対向面
   に壁を形成する、血液すングルのへマドクリット値の測
   定装置。 （２）　　前記サンプル室の２つの面において前記第１
   および［２の電極が互いに対向する開の位置と閉の位置
   との間の折り重ね運動のための、前記上部分と下部分と
   を結合する回動ピンを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 （３）　　前記サンゾル室の２面にある前記電極面は円
   形であり、その面積は１０〜１００−である特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 （４）　　前記面積は２０〜５０−である特許請求の範
   囲第３項記載の装置。 （５）　　前記電極は貴金属製である特許請求の範問第
   １項記載の装置。 （６）前記電極はステンレス鋼又はチタンである特許請
   求の範ｍｙ−ｅ＝項記載の装置。 （７）　　前記電極は貴金属をコートされた非貴金属で
   ある特許請求の範囲第１項記載の装置。 （８）　　前記非貴金属電極物質はステンレス鋼又はチ
   タンである特許請求の範囲第７項記載の装置・ （９）前記電極は、上部分および下部分が互いＫｌｌｌ
   ｌ動駆動時に垂直方向に互いに並ぶ端部を有している特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 （ト）前記上部分および下部分が駆動したのちの電極の
   サンプル接触面間の間隔は０．５〜３ｓｍである特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 Ｏｎ　　前記間隔は１．４〜２．２１ｍｌである特許請
   求の範囲第１０項記載の装置。 （ロ）前記上部分および下部分が互いに相対的に接近し
   たときに作動するように設計されたリミットスイッチを
   更に具備し、前記リミットスイッチがオンとなると前記
   電極と前記配線とが電気的に接続される特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 （至）　リミットスイッチを有する装置の部分に対向す
   る部分にストラグ部材を有し、前記リミットスイッチは
   前記スト、デ部材により作動される特許請求の範囲第１
   ２項記載の装置。 α◆　前記サンプルの温度制御のためのサーモスタット
   を有する＃１’Ｆ請求の範囲第１項記載の装置。 に）抵抗を介して前記電極に０．１〜０６７ｖの交流を
   供給するためのオシレーターおよび抵抗を更ＫＪＬｉｌ
   ｌｌする特許請求の範囲第１項記載の装置０ （２）前記オシレーターは、前記電極に１．８〜６　ｋ
   ｐｍの交流を供給するように設計されている特許請求の
   範囲第１５項記献の装置。