TW201843452A - 凝血酶原時間的測定方法及其應用裝置 - Google Patents

Abstract

一種凝血酶原時間(Prothrombin Time，PT)的測定方法，包括下述步驟：首先提供一血液樣本以及一光源；再利用第一光線照射血液樣本。其中，第一光線具有實質介於585奈米(nm)至605奈米之間，或實質介於750奈米至925奈米之間的第一波長。接著，偵測第一光線照射血液樣本所產生之複數個第一訊號。後續再根據這些第一訊號決定凝血酶原時間。

Description

凝血酶原時間的測定方法及其應用裝置

本揭露書是有關於一種血液凝固時間的測定方法及其應用裝置。特別是有關於一種以光學原理來測定凝血酶原時間(Prothrombin Time，PT)的方法及其應用裝置。

凝血酶原時間是一種藉由測定體外血液凝固的時間來模擬體内外源性凝血途徑，用以反映外源性凝血途徑和共同凝血途徑凝血因子是否異常，是篩檢止凝血功能最常用的試驗之一。

檢測凝血時間的典型方法，係以分析血液凝固時，血清中可溶性蛋白質轉變為不可溶性蛋白質所產生的凝聚現象，並利用如顏色變化、反射、折射、冷光和螢光等光學方法進行檢測。然而，習知的光學分析方法，需要大量的血液樣本及高純度的試劑，並且需要對血液樣本進行分離處理，耗費的時間較長、耗材成本較高，且操作不便。

目前業界尚有採用電化學檢測方法，利用血液凝固前後黏滯度的不同，會導致血液的阻抗(impedance)或電阻(resistance)產生對應變化的機制，來作為判斷凝血程度的依據。此舉雖然大大提高檢測的簡便性，卻容易因為血球容積比及個體間血液中的電解質濃度不同，而導致測試的誤差。

因此，有需要提供一種快速檢測、方便操作及準確性高的凝血酶原時間測定方法，以改善習知技術所面臨的問題。

根據本說明書的一實施例提供一種凝血酶原時間的測定方法，此凝血酶原時間的測定方法包括下述步驟：首先提供一血液樣本以及一光源；再利用第一光線照射血液樣本。其中，第一光線具有實質介於585奈米(nm)至605奈米之間，或實質介於750奈米至925奈米之間的第一波長。接著，偵測第一光線照射血液樣本所產生之複數個第一訊號。後續再根據這些第一訊號決定凝血酶原時間。

根據本說明書的另一實施例提供一種凝血酶原時間的測定方法，此凝血酶原時間的測定方法包括下述步驟：首先提供一血液樣本；並利用第一光線及第二光線照射血液樣本。其中，第一光線及第二光線分別具有彼此不同的第一波長及第二波長。接著。偵測第一光線照射該血液樣本所產生的複數個第一訊號及第二光線照射血液樣本所產生的複數個第二訊號。後續，根據這些第一訊號及這些第二訊號以決定凝血酶原時間。

根據本說明書的又一實施例提供一種凝血酶原時間的量測裝置，包括第一光源以及光感應器。其中第一光源具有實質介於585奈米至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之間的第一波長。光感應器係用以量測第一光源照射血液樣本所產生之至少一個第一訊號。

根據上述實施例，本說明書是在提供一種凝血酶原時間的測定方法及其應用裝置。其係採用具有實質介於585奈米至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之間之波長的光源來照射血液樣本，產生之至少一個光學訊號。並藉由光學分析方法分析光學訊號所產生的函數，來決定凝血酶原時間。

由於，本說明書的實施例所提供的方法其應用裝置僅需要少量的血液樣本，且不需使用其他檢測試劑，也不需要對血液樣本進行分離處理，即可藉由光學檢測及數據分析來決定凝血酶原時間。因此，具有操作簡便、耗費時間較短、耗材成本較低等優勢，可達到快速檢測、方便操作及準確性高的發明目的。

本發明提供一種快速檢測、方便操作及準確性高的凝血酶原時間的測定方法。為了對本發明之上述實施例及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

但必須注意的是，這些特定的實施案例與方法，並非用以限定本發明。本發明仍可採用其他特徵、元件、方法及參數來加以實施。較佳實施例的提出，僅係用以例示本發明的技術特徵，並非用以限定本發明的申請專利範圍。該技術領域中具有通常知識者，將可根據以下說明書的描述，在不脫離本發明的精神範圍內，作均等的修飾與變化。在不同實施例與圖式之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。

本發明所述凝血酶原時間之光學檢測方法可為穿透式或反射式檢測，以下搭配附圖做詳細說明。請參照第1A圖至第1B圖，第1A圖繪示一種用來實施穿透式凝血酶原時間測定之光學檢測裝置100的示意圖。第1B 圖係繪示採用穿透式光學檢測裝置量測所得的穿透率函數示意圖，其中穿透率函數11係一種光穿透率(transmittance)與時間(t)的關係曲線。

在本說明書的一些實施例中，血液樣本101可以是一種直接自活體中採集後，未經過(離心)分離或濃縮處理，而包含有各種血球及血漿等基本成分的全血(whole blood)樣本；也可以是一種經過(離心)分離或濃縮處理之後的血漿樣本，例如：缺血小板血漿(Platelet-Poor Plasma，PPP)或多血小板血漿(Platelet-Rich Plasma，PRP)。容器104係用來承載血液樣本101及凝血反應試劑，容器104提供血液樣本101及凝血試劑進行反應的空間，具體實施方式可以例如是：試管、毛細管、溝槽、試片流道或待測區。在穿透式檢測裝置的實施例中，容器104係透光的。

其中，光源102可以是波長實質介於380奈米(nm)到780奈米之間的可見光光源、波長實質介於760奈米至1毫米(mm)之間的紅外光光源或波長實質介於200奈米到400奈米之間的紫外光光源。感測器105包括可以將穿過血液樣本101的光線103轉換成電子訊號(例如電壓V)的光電轉換裝置。控制器106則包含能對前述電子訊號進行轉換運算的數位計算機處理器，例如中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、單晶片(MCU)、通用或特殊用途處理器以及相關的控制邏輯。

由光源102所出射的光線103，穿過血液樣本101和容器104之後，入射至感測器105，再由感測器105量測得出光線103的穿透率。並藉由連續量測或短週期的複數次量測，得出在一段時間中(例如：自樣品上樣至凝血反應結束)光穿透率與時間(t)的關係曲線。

舉例而言，在第1B圖所繪示的實施例之中，首先在起始時間點t_s (例如t_s =0)開啟光源102及感測器105，隨即在時間點t₀ 開始將血液樣本101注入容器104中，並且連續量測光線103的穿透率。藉由感測器105的光電轉換裝置以及控制器106的運算得出光穿透率與時間(t)的關係曲線。由於在時間點t_s 至時間點t₀ 之間，血液樣本101尚未進入量測區，大部分的光線103會直接穿過容器104，故可將所量測到的數值視為光穿透率100%，並可以此量測數值來作為後續光穿透率正規化的標準。

血液樣本101在時間點t₀ 注入量測區之後與試劑混合並開始凝血反應，因為血液樣本101的阻擋，光線103穿透率會由時間點t₀ 的100%，迅速降低至時間點t₁ 的一區域最低位置。

之後，血液樣本101中的紅血球會逐漸形成錢串狀的堆疊(rouleaux formation)，而容許光線103由堆疊縫隙中穿過，故而光線103的穿透率會由時間點t₁ 的最低位置反轉，漸漸升高至時間點t₂ 的一區域最高點。接著，血液樣本101中形成凝血酶和纖維蛋白，進而阻擋光線103穿透血液樣本101，使光穿透率數值再度反轉下降，最終趨於一穩定值。

可依不同狀況定義適宜之計算凝血酶原時間的起始點。在一實施例中，凝血酶原時間的計算起始點是血液樣本與試劑混合並開始反應的時間點。在本實施例中，凝血酶原時間的計算方式為血液樣本注入量測區的時間點t₀ 起算，至光穿透率數值由區域最高點反轉下降產生導數極值所經過的時間區段。

為了進一步提升光學檢測的精確度，可藉由優化選擇的方式，來選擇光源102的較佳波長範圍。例如在本說明書的一些實施例中，可藉由偵測不同波長之光源穿透血液樣本101的光穿透率，得到全波段的血液穿透光譜。並選擇光穿透率相對較高之波長區段或對凝血反應產生相對較高之光穿透率變化的波長區段的光線，作為實施穿透式凝血酶原時間測定的光源102。請參照第2圖，第2圖係根據本說明書的一實施例所繪示的全波段的血液穿透光譜圖。其中，第2圖的橫軸為波長(奈米)；縱軸為標準化的光穿透值。由第2圖可以發現，波長實質大於585奈米之區段的光線，穿透血液樣本101的光穿透率相對較高。因此，適於用來做為實施穿透式凝血酶原時間測定的光源102。

在另一個實施例中，可以不同波長之光源，實施穿透式凝血酶原時間測定，並得出多條光穿透率與時間(t)關係曲線，比較各條光穿透率與時間(t)關係曲線之主要波峰與凝血穩態之間的光穿透率差額VP，並選擇光穿透率差額VP相對較高之波長的光線來作為實施穿透式凝血酶原時間測定的光源102。請參照第3A圖，第3A圖係根據本說明書的一實施例，繪示以不同波長之光源來實施穿透式凝血酶原時間測定，所得出的多條光穿透率與時間(t)關係曲線。第3B圖係繪示全波段的波峰-凝血穩態光穿透率差額VP光譜圖。

其中，第3A圖的橫軸為時間(50毫秒(ms))；縱軸為標準化的光穿透值。關係曲線301、302和303，分別代表以不同波長600奈米、650奈米和940奈米之光源來實施穿透式凝血酶原時間測定，所得出的多條光穿透率與時間(t)關係曲線。第3B圖的橫軸為波長(奈米)；縱軸為標準化的光穿透值。由第3B圖可以發現，波長實質介於585奈米(nm)至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之區段的光線，具有較大的波峰-凝血穩態光穿透率差額VP。因此，適於用來做為實施穿透式凝血酶原時間測定的光源102。

另外，為了提高量測精準度，可採用具有二種不同光源的光學檢測裝置來實施上述的穿透式凝血酶原時間測定。請參照第4圖，第4圖係繪示另一種用來實施穿透式凝血酶原時間測定之光學檢測裝置400的示意圖。在本實施例中，光學檢測裝置400的結構大致與第1A圖所繪示的光學檢測裝置100類似，差別在於，量測第一光源102的同時，可以提供具有與第一光源102之波長不同的第二光源402來照射血液樣本101；並由感測器405量測第一光源102和第二光源402穿透血液樣本101的光穿透率，進而產生複數個與第一訊號對應的第二訊號。其中，第一光源102為對凝血反應產生相對較高之光穿透率變化的波長區段而第二光源402為對凝血反應產生相對較低之光穿透率變化的波長區段。例如在本實施例中，第一光源102所提供之光線103的波長實質介於585奈米至595奈米之間；第二光源402所提供之光線403的波長實質介於610奈米至725奈米之間。後續，再針對第一訊號和第二訊號進行運算，以得出如第1B圖所繪示之穿透率(以電壓V表示)與時間(t)的函數11。

例如在本說明書的一些實施例中，可以將不同時間所量測到的第一訊號和第二訊號二者加權平均，以獲得複數個隨著時間變化的第三訊號，得出如第1B圖所繪示之穿透率(以電壓V表示)與時間(t)的函數11。而在另一些實施例中，將不同時間所量測到的第一訊號和第二訊號相減，以獲得複數個隨著時間變化的第三訊號，以得出如第1B圖所繪示之穿透率(以電壓V表示)與時間(t)的函數11。

又為了消除外在環境光的影響，在本說明書的一些實施例中，感測器105在進行光線103穿透率的量測時，控制器106(包含有一個時序控制器)會以時序控制的方式，來切換光源102的開關狀態，以產生複數個相互對應的亮態及暗態，再由感測器105量測對應這些亮態的複數個亮態光穿透率數值及對應這些暗態的複數個暗態光穿透率數值。控制器106可根據這些亮態光穿透率數值和暗態光穿透率數值來進行運算，得出穿透率函數11。在本說明書的一實施例中，控制器106是將這些相互對應的亮態光穿透率數值和暗態光穿透率數值相減，來得出穿透率函數11。但在說明書的另一實施例中，控制器106是將這些相互對應的亮態光穿透率數值和暗態光穿透率數值相除，來得出穿透率函數11。

以下特舉出一些實施例詳細說明如何藉由穿透率函數來推算凝血酶原時間。請參照第1A、5A及5B圖，第5A圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種凝血酶原時間測定方法50的流程方塊圖。第5B圖係根據本說明書的一實施例繪示採用穿透式光學檢測裝置量測所得的穿透率函數51與穿透率導數函數52。

凝血酶原時間測定方法50包括下述步驟：首先，提供血液樣本和光源(如第5A圖所示的步驟S51)。接著，使用感測器量測光線穿過血液樣本後所產生的穿透率，並且藉以得到一個穿透率函數51 (如第5A圖所示的步驟S52)。最後，根據穿透率函數51來決定凝血酶原時間。

決定凝血酶原時間的方法包括下述步驟：首先，決定穿透率函數51中的最小穿透值MIN1(如第5A圖的步驟S53所示)。在本實施例中，穿透率函數51中的最小穿透值MIN1是指在血液樣本注入量測區之後的一區域最小光穿透率值。

詳言之，血液樣本101中包含複數個紅血球，當血液樣本101被注入容器104之後，受到血液樣本101的阻擋，光線103的光穿透率由起始的100%迅速降低。於一些實施例中，可採用穿透率下降比例定義血液樣本注入容器的時間點t₀ ，例如：定義時間點t₀ 為光線103的穿透率持續降低至少15%或20%的時間點。於一些實施例中，可採用穿透率範圍定義血液樣本注入容器的時間點t₀ ，例如：定義時間點t₀ 為穿透率持續降低至10-40%的時間點。於一些實施例中，可採用穿透率門檻值定義血液樣本注入容器的時間點t₀ ，例如：定義時間點t₀ 為光線103的穿透率首次低於90%的時間點。

之後，血液樣本101中的紅血球會逐漸形成盤狀的成串堆疊，而容許光線103由堆疊縫隙中穿過。故而光線103的穿透率會反轉上升。於一些實施例中，穿透率可以漸漸升高至約20-60%。在本實施例中，穿透率函數51中的最小穿透值MIN1是指，光穿透率數值從血液樣本101被注入容器104的時間點t_b5 (t_b5 =1)開始的100%降低至26%之後，再由最低點26%反轉升高至27%的這段期間內，在穿透率函數51中所形成之至少一個波谷的區域最小光穿透率數值。在本實施例中，最小穿透值MIN1也是穿透率函數51的全域最小光穿透率值。

控制器106可待檢測完成後再進行驗證求取全域最小穿透率值或區域最小穿透率值。或者，控制器106可藉由持續性或即時性(real time)的驗證，來決定目前量測所得的光穿透率值是否為區域最小穿透率值(最小穿透值MIN1)。若驗證結果為「非」，則繼續驗證程序；若驗證結果為「是」， 則進入下一個步驟(如第5A圖所示的步驟S54)。在本實施例中，最小穿透值MIN1的穿透率值實質為26%，其出現在從血液樣本101被注入容器104的時間點t_b5 之後約1秒的時間點t_MIN1 (即t_MIN1 =2)。

接著，請參照第5A圖所示的步驟S54，決定穿透率函數51中的最大穿透值MAX1。其中，穿透率函數51中的最大穿透值MAX1是穿透率函數51的一區域最大穿透率值。此處所謂的區域最大穿透值是指，穿透率函數51從最小穿透值MIN1反轉上升至再次反轉下降之間所量測得到的最大光穿透率數值。

詳言之，當血液樣本101中的紅血球的盤狀堆疊因靜置呈現穩定狀態之後，由堆疊縫隙中穿過的光線103數量達到最高。接著，血液樣本101中形成凝血酶和纖維蛋白，進而阻擋光線103穿透血液樣本101，使光穿透率數值再度反轉下降，最終趨於穩定。在本實施例中，最大穿透值MAX1是指光穿透率數值從最小穿透值MIN1的波谷反轉上升至最高點後，再次反轉下降至達成穩定的這段期間內，在穿透率函數51中所形成之至少一個波峰的最大光穿透率數值。在本實施例中，最大穿透值MAX1也是穿透率函數51的全域最大光穿透率值。

控制器106可藉由週期性的驗證，來決定目前量測所得的光穿透率值是否為區域最大穿透值(最大穿透值MAX1)。若驗證結果為「非」，則繼續驗證程序；若驗證結果為「是」， 則進入下一個步驟(如第5A圖所示的步驟S55)。在本實施例中，最大穿透值MAX1的穿透率值實質為27%，其出現在起始時間點t_s 起算經過約10秒後的時間點(t_MAX1 =10)。

請參照第5A圖所示的步驟S55，決定穿透率函數51中的最小導數值MIN2。在本說明書的一些實施例中，控制器106可依據穿透率函數51進行運算得出穿透率導數函數52 (如第4B圖所繪示)，並找出穿透率導數函數52中，出現在最大穿透值MAX1之後的最小導數值MIN2。在本實施例中，最小導數值MIN2出現在從血液樣本101被注入容器104的時間點t_b5 起算經過約10秒後的時間點t_MIN2 (即t_MIN2 =11)。其中，最小導數值MIN2的出現，代表血液樣本101因凝結現象，導致穿透率函數51中的光穿透率值反轉下降。

後續請參照第5A圖所示的步驟S56，根據最小導數值來決定凝血酶原時間。在本說明書的一些實施例中，凝血酶原時間的計算方式，是以血液樣本101注入容器104中的時間點作為計算凝血酶原時間的基準時間點t_b5 (t_b5 =1)。起算至最小導數值MIN2出現的時間點t_MIN2 (例如t_MIN2 =11)的時間長度Δt₅ 。意即，將凝血酶原時間為最小導數值MIN2出現的時間點t_MIN2 減掉基準時間點t_b5 (Δt₅ = t_MIN2 -t_b5 )即得到凝血酶原時間，時間長度Δt₅ 約為10秒鐘。

值得注意的是，一些實施例中所測得之穿透率函數包括偏離峰值PK。偏離峰值PK是指血液進入待測區過程中因流動變化所產生的光強度變化訊號，其多為量測初期的短暫現象。根據觀察，偏離峰值PK多發生在血液進入待測區的前6秒內，偏離峰值PK之最大值一般小於凝血訊號之最大值，且其半高寬對應之時間長度一般小於3秒。在一些實施例中，在決定凝血酶原時間的方法中包括排除偏離峰值PK的步驟。可根據偏離峰值PK的特徵選擇合適的方法排除偏離峰值PK。例如：排除特定時間內產生的峰值、排除最大值介於特定範圍內之峰值或排除半高寬對應之時間長度介於特定範圍的峰值。

請參照第1A、6A圖和6B圖，第6A圖係根據本發明的另一實施例所繪示的一種凝血酶原時間測定方法60的流程方塊圖。其中，第6A圖所繪示的凝血酶原時間測定方法60可藉由延遲時間的方式取代了第5A圖所繪示決定最小穿透值MIN1的步驟S53。第6B圖係繪示採用光學檢測裝置以及第6A圖之方法60量測所得的穿透率函數61與穿透率導數函數62，其中穿透率函數61包括偏移峰值PK。舉例而言，在本實施例中，偏離峰值PK是指，穿透率函數61中光穿透率數值從最小穿透值MIN1反轉上升之後，隨即又反轉下降所形成的一個波峰。

凝血酶原時間測定方法60包括下述步驟：首先，提供血液樣本101和光源102 (如第6A圖所示的步驟S61)，並量測光線103穿過血液樣本101後所產生的穿透率，得到一個穿透率函數61 (如第6A圖所示的步驟S62)。在一段延遲時間601(請參照第6B圖)之後，決定穿透率函數61中的最大穿透值MAX1 (如第6A圖的步驟S63所示)。

在本實施例中，凝血酶原時間測定方法60是在血液樣本101注入容器104中的時間點t_b6 之後，延遲一段延遲時間601才對穿透率函數61進行分析，省略第5A圖所繪示決定最小穿透值MIN1的步驟S53。在此段延遲時間中，系統可同步進行其他訊號讀取及判定，例如：試片QC控制判讀。延遲時間601實值介於1秒至6秒之間，例如：延遲時間601為2-4秒。在另一實施例中，可選擇性地(optionally)進行如第5A圖所繪示之決定最小穿透值MIN1的步驟S53後才延遲一段延遲時間601；接著，再進行決定穿透率函數61中的最大穿透值MAX1的步驟S63。

詳言之，在本實施例中，當血液樣本101注入容器104並經過一段延遲時間601 (例如延遲3秒)之後，穿透率函數61中的光穿透率數值已經低於一個門檻值(例如光穿透率數值實質低於85%或80%之門檻值)，且血液樣本101中的紅血球也已由散亂排列的狀態開始形成錢串狀堆疊，而容許光線103由堆疊縫隙中穿過的穩定狀態。此時，穿透率函數61的光穿透率數值會由區域光穿透率最小值反轉升高，達到穿透率函數61的區域最高點，即可決定最大穿透值MAX1。

後續，再如第6A圖的步驟S64決定穿透率導數函數62中的最小導數值MIN2 (如第6B圖所示)。在本實施例中，最小導數值MIN2出現的時間點t_MIN2 (t_MIN2 =11)晚於最大穿透值MAX1出現的時間點t_MAX1 (t_MAX1 =10)。由於，提供液樣本101和光源102的步驟S61、產生穿透率函數61的步驟S62、決定穿透率函數61中最大穿透值MAX1的步驟S63和決定穿透率導數函數62中最小導數值MIN2的步驟S64與前述步驟S51、S52、S54和S55實質上相同，故不在此贅述。

最後，根據最小導數值來決定凝血酶原時間(如第6A圖的步驟S65所示)。在本實施例中，是從血液樣本101被注入容器104的時間點作為基準時間點t_b6 (t_b6 =1)，計算最小導數值MIN2出現的時間點起算至基準時間點t_b6 之間的時間長度Δt₆ 。意即，將凝血酶原時間為最小導數值MIN2出現的時間點t_MIN2 減掉基準時間點t_b6 (Δt₆ =t_MIN2 - t_b6 )即得到凝血酶原時間，時間長度Δt₆ 約為10秒鐘。

值得注意的是。在本說明書的其他實施例中，凝血酶原時間測定方法也可以藉由量測一段時間中(自樣品上樣至凝血反應結束)光線703被血液樣本101反射的反射率與時間的關係曲線(以下簡稱反射率函數)來進行計算。請參照第7A圖至第7B圖，第7A圖係繪示一種用來實施反射式凝血酶原時間測定方法之光學檢測裝置700的示意圖。第7B圖係繪示採用反射式光學檢測裝置量測所得的反射率函數。

根據本說明書的一些實施例，如第7A圖所繪示，用以實施反射式光學檢測之光學檢測裝置700包括：血液樣本101、光源702、容器104、感測器705、控制器706和反射片707，其中光源702及感測器705分別位於裝載血液樣本101之容器104的同一側。感測器705係用以接收被血液樣本101或反射片707反射之後的一部份光線703，以量測光線703被血液樣本101反射後所產生的反射率，並得到如第7B圖所示之反射率函數71。

在本說明書的一些實施例中，血液樣本101可以是一種直接自活體中採集後，未經過(離心)分離或濃縮處理，而包含有各種血球及血漿等基本成分的全血樣本；也可以是一種經過(離心)分離或濃縮處理之後的血漿樣本，例如：缺血小板血漿。容器104係用來承載血液樣本101，可以例如是：試管、毛細管、溝槽、試片流道或待測區。在反射式檢測的實施例中，容器104可為透光或部分透光的。舉例而言，在第7B圖所繪示的實施例之中，首先在起始時間點t_s (例如t_s =0)開啟光源702及感測器705，隨即在時間點t₀ (t₀ =1)將血液樣本101注入容器104中，並且連續量測光線703的反射率。藉由感測器705的光電轉換裝置以及控制器706的運算得出光反射率與時間(t)的關係曲線(如第7B圖所繪示的反射率函數71)。由於在時間點t_s 至時間點t₀ 之間，血液樣本101尚未進入量測區，大部分的光線703會被血液樣本101及反射片707所反射，故可將所量測到的數值視為反射率100%，並用此量測數值來作為後續反射率正規化的標準。

血液樣本101在時間點t_s 開始注入量測區之後，因為流動中血液樣本101的吸光及漫射，而使反射的光線703減少，並隨血液樣本停止流動使反射率反轉。因此，反射率由時間點t₀ 的100%，迅速降低至一區域最低位置後反轉上升至時間點t_r1 。之後，血液樣本101中的紅血球會形成錢串狀的堆疊，使反射率會由區域最高位置(時間點t_r1 )反轉下降至時間點t_r2 的區域最低點。接著，血液樣本101中形成凝血酶和纖維蛋白而再次反射光線103，使光反射率數值再度反轉上升。待凝血酶和纖維蛋白的在結構趨於穩定之後，反射率最終趨於穩定。

凝血酶原時間的計算方式，是計算將血液樣本101注入量測區的時間點t₀ 起算，至光反射率數值由區域最高點(時間點t_r1 )反轉下降產生導數極值(時間點t_r2 )所經過的時間區段。

以下舉出多個實施例說明如何藉由反射率函數來推算凝血酶原時間。請參照第8A圖和第8B圖，第8A圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種凝血酶原時間測定方法80的流程方塊圖。第8B圖係根據本說明書的一實施例繪示採用第7A圖之光學檢測裝置700以及第8A圖之方法80量測所得的反射率函數81與反射率導數函數82。凝血酶原時間測定方法80包括下述步驟：首先，提供血液樣本和光源(如第8A圖所示的步驟S81)。接著，使用感測器705量測被血液樣本101反射後所產生的反射率，並得到如第8B圖所示之反射率函數81 (如第8A圖所示的步驟S82)。最後，根據反射率函數來決定凝血酶原時間。

決定凝血酶原時間的方法包括下述步驟：首先決定反射率函數81中的最小反射值MINr1(如第8A圖的步驟S83所示)。在本實施例中，反射率函數81中的最小反射值MINr1是指在血液樣本101注入量測區之時間點之後的一個區域最小光反射率值。詳言之，因為血液樣本101流動時散亂排列的紅血球會阻擋與散射光線703，使光線703的反射率持續降低至少1%或2%。於本實施例中，反射率會持續降低至約97%後隨血液樣本靜止而反轉上升。之後，血液樣本101中的紅血球會形成錢串狀的堆疊，故而光線703的反射率會由區域最高位置再反轉下降。

在本實施例中，反射率函數81中的最小反射值MINr1是指，光反射率數值從血液樣本101被注入容器104的時間點t_b8 (t_b8 =1)的100%降低至97%，再由最低點97%反轉升高的這段期間內，在反射率函數81中所形成之至少一個波谷的最小光反射率數值。

其中，控制器706可待檢測完成後再進行驗證求取全域最小反射率值或區域最小反射率值。或者，控制器706可藉由持續性或即時性的驗證，來決定目前量測所得的光反射值是否為區域最小反射率值(最小反射值MINr1)。若驗證結果為「非」，則繼續驗證程序；若驗證結果為「是」， 則進入下一個步驟(如第8A圖所示的步驟S84)。在本實施例中，最小反射值MINr1的反射率值實質為97%，其出現在從血液樣本101被注入容器104的時間點t_b8 之後約1秒的時間點t_MINr1 (即t_MINr1 =2)。

接著請參照第8A圖所示的步驟S84，決定反射率函數81中的最大反射值MAXr1。其中，反射率函數81中的最大反射值MAXr1是反射率函數81的一區域最大反射率值。此處所謂的區域最大反射值是指，反射率函數81從最小反射值MINr1反轉上升之後所量測得到的最大光反射率數值。

詳言之，當血液樣本101形成錢串狀堆疊後因紅血球反射面積下降，使光線703的反射降到最低。接著，血液樣本101中形成凝血酶和纖維蛋白而反射光線703，使光反射率數值再度反轉上升。例如在本說明書的一些實施例中，最大反射值MAXr1是指光反射率數值從最小反射值MINr1的波谷反轉上升至最高點後再次反轉下降，在反射率函數81中所形成之至少一個波峰的最大光反射率數值。

控制器706可藉由週期性的驗證，來決定目前量測所得的光反射率值是否為區域最大反射值(最大反射值MAXr1)。若驗證結果為「非」，則繼續驗證程序；若驗證結果為「是」， 則進入下一個步驟(如第8A圖所示的步驟S85)。在本實施例中，最大反射值MAXr1實質為97.5%，其出現在時間點t_MAXr1 (t_MAXr1 =5)。

請參照第8A圖所示的步驟S85，決定反射率函數81中的最大導數值MAXr2。在本說明書的一些實施例中，控制器706可依據反射率函數81進行運算得出反射率導數函數82 (如第8B圖所繪示)，並找出反射率導數函數82中，出現在最大反射值MAXr1之後的最大導數值MAXr2。在本實施例中，最大導數值MAXr2出現在時間點t_MAXr2 (t_MAXr2 =11)。其中，最大導數值MAXr2的出現，代表血液樣本101因錢串狀堆疊，導致反射率函數81中的光反射率值反轉下降。例如反射率值下降至約為96.75%的另一個區域最小值MINr2。後續，由於凝血酶和纖維蛋白再度反射部分光線703，進而使反射率由區域最低值MINr2再次上升最終趨於穩定。

後續請參照第8A圖所示的步驟S86，根據最大導數值MAXr2來決定凝血酶原時間。在本說明書的一些實施例中，凝血酶原時間的計算方式，是以血液樣本101注入容器104中的時間點作為計算凝血酶原時間的基準時間點t_b8 (即t_b8 =1)。起算至最大導數值MAXr2出現的時間點t_MAXr2 (即t_MAXr2 =11)的時間長度Δt₈ 。意即，將凝血酶原時間為最大導數值MAXr2出現的時間點t_MAXr2 減掉基準時間點t_b8 (Δt₈ = t_MAXr2 -t_b8 )即得到凝血酶原時間，時間長度Δt₈ 約為10秒鐘。

根據上述實施例，本說明書是在提供一種凝血酶原時間的測定方法及其應用裝置。其係透過光學法量測血液在凝血反應時產生之光學參數變化，再進一步分析數據判定凝血酶原時間。詳細而言，本說明書提供一種凝血酶原時間的測定方法，其係透過光學法量測採用具有實質介於585奈米至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之間之波長的光源來照射血液樣本，產生之至少一個光學訊號。並藉由光學分析方法分析光學訊號所產生的函數，來決定凝血酶原時間。

在一實施例中，本說明書提供之凝血酶原時間的測定方法，係藉由光學感測裝置，先量測自樣品上樣至凝血反應結束期間光線穿過待測區域及/或血液樣本產生之穿透率函數。直到血液樣本反應結束呈現穩定狀態之後，再根據穿透率函數求得最小導數值來決定凝血酶原時間。

在另一實施例中，本說明書提供之凝血酶原時間的測定方法，係藉由光學感測裝置，先量測自樣品上樣至凝血反應結束期間光線經待測區域及/或血液樣本產生之反射率函數。直到血液樣本反應結束呈現穩定狀態之後，再根據反射率函數求得最大導數值來決定凝血酶原時間。

由於，本說明書的實施例所提供的方法僅需要少量的血液樣本，且不需要對血液樣本進行分離處理，即可藉由光學檢測及數據分析來決定凝血酶原時間。因此，具有操作簡便、耗費時間較短、耗材成本較低等優勢，可達到快速檢測、方便操作及準確性高的發明目的。

雖然本說明書已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、50、60、80‧‧‧凝血酶原時間測定方法

11、51、61‧‧‧穿透率函數

52、62‧‧‧穿透率導數函數

100、400、700‧‧‧光學檢測裝置

101‧‧‧血液樣本

102、402、702‧‧‧光源

103、403、703‧‧‧光線

104‧‧‧容器

105、405、705‧‧‧感測器

106、706‧‧‧控制器

601‧‧‧延遲時間

PK‧‧‧偏離峰值

VP‧‧‧光穿透率差額

t_s‧‧‧最初時間點

t_b5、t_b6、t_b8‧‧‧基準時間點

t₀‧‧‧將血液樣本注入量測區的時間點

t₁‧‧‧穿透率區域最低點的時間點

t₂‧‧‧穿透率區域最高點的時間點

t_r1‧‧‧反射率區域最高點的時間點

t_r2‧‧‧反射率區域最低點的時間點

t_MIN1‧‧‧最小穿透值出現的時間點

t_MIN2‧‧‧最小導數值出現的時間點

t_MAX1‧‧‧最大穿透值出現的時間點

t_MINr1‧‧‧最小反射值出現的時間點

t_MAXr1‧‧‧最大反射值出現的時間點

t_MAXr2‧‧‧最大導數值出現的時間點

Δt₅、Δt₆、Δt₈‧‧‧時間長度

S51‧‧‧提供血液樣本和光源

S52‧‧‧量測光線穿過血液樣本後所產生的穿透率函數

S53‧‧‧決定穿透率函數中的最小穿透值

S54‧‧‧決定穿透率函數中的最大穿透值

S55‧‧‧決定穿透率函數中的最小導數值

S56‧‧‧根據最小導數值來決定凝血酶原時間

S61‧‧‧提供血液樣本和光源

S62‧‧‧量測光線穿過血液樣本後所產生的穿透率函數

S63‧‧‧在一段延遲時間之後，決定穿透率函數中的最大穿透值

S64‧‧‧決定穿透率函數中的最小導數值

S65‧‧‧根據最小導數值來決定凝血酶原時間

S81‧‧‧提供血液樣本和光源

S82‧‧‧量測光線穿過血液樣本後所產生的反射率函數

S83‧‧‧決定反射率函數中的最小反射值

S84‧‧‧決定反射率函數中的最大反射值

S85‧‧‧決定反射率函數中的最大導數值

S86‧‧‧根據最大導數值來決定凝血酶原時間

為了對本發明之上述實施例及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下: 第1A圖係繪示一種用來實施穿透式凝血酶原時間測定之光學檢測裝置100的示意圖； 第1B圖係採用穿透式光學檢測裝置量測所得的穿透率函數示意圖； 第2圖係根據本說明書的一實施例所繪示的全波段的血液穿透光譜圖； 第3A圖係根據本說明書的一實施例，繪示以不同波長之光源來實施穿透式凝血酶原時間測定，所得出的多條光穿透率與時間(t)關係曲線； 第3B圖係繪示全波段的波峰-凝血穩態光穿透率差額光譜圖； 第4圖係繪示另一種用來實施穿透式凝血酶原時間測定之光學檢測裝置的示意圖； 第5A圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種凝血酶原時間測定方法的流程方塊圖； 第5B圖係根據本說明書的一實施例繪示採用穿透式光學檢測裝置量測所得的穿透率函數與穿透率導數函數； 第6A圖係根據本發明的另一實施例所繪示的一種凝血酶原時間測定方法的流程方塊圖； 第6B圖係繪示採用光學檢測裝置以及第6A圖之方法量測所得的穿透率函數與穿透率導數函數； 第7A圖係繪示一種用來實施反射式凝血酶原時間測定方法之光學檢測裝置的示意圖； 第7B圖係繪示採用反射式光學檢測裝置量測所得的反射率函數； 第8A圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種凝血酶原時間測定方法的流程方塊圖； 第8B圖係根據本說明書的一實施例繪示採用第7A圖之光學檢測裝置以及第8A圖之方法量測所得的反射率函數與反射率導數函數。

Claims (20)

1. 一種凝血酶原時間(Prothrombin Time，PT)的測定方法，包括： 提供一血液樣本； 提供一光源； 利用一第一光線照射該血液樣本，其中該第一光線具有一第一波長實質介於585奈米(nm)至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之間； 偵測該第一光線照射該血液樣本所產生之複數個第一訊號；以及 根據該些第一訊號決定一凝血酶原時間。
2. 如申請專利範圍1所述之凝血酶原時間的測定方法，其中該血液樣本為一全血樣本。
3. 如申請專利範圍1所述之凝血酶原時間的測定方法，其中該第一波長實質介於585奈米至595奈米之間。
4. 如申請專利範圍1所述之凝血酶原時間的測定方法，其中該些第一訊號為該第一光線照射該血液樣本之複數個光穿透率。
5. 如申請專利範圍4所述之凝血酶原時間的測定方法，其中根據該些第一訊號決定該凝血酶原時間的步驟，包括： 決定由該些光穿透率所構成的一穿透率函數中的一最小穿透值以及一最大穿透值，其中該最大穿透值係出現在該最小穿透值之後； 決定該穿透率函數中的一最小導數值，其中該最小導數值係出現在該最大穿透值之後；以及 以該最小導數值出現的時間為基準來決定該凝血酶原時間。
6. 如申請專利範圍5所述之凝血酶原時間的測定方法，其中決定該凝血酶原時間之步驟包括： 以該穿透率函數之一光穿透率數值首次低於一門檻值為一基準時間點，並計算由該基準時間點至該最小導數值所需的一時間長度為該凝血酶原時間。
7. 如申請專利範圍5所述之凝血酶原時間的測定方法，更包括剔除該穿透率函數中至少一偏離峰值，其中該偏離峰值實質出現在該最小穿透值之後及該最大穿透值之前，且該至少一偏離峰值實質大於該最小穿透值及小於該最大穿透值。
8. 如申請專利範圍1所述之凝血酶原時間的測定方法，其中偵測該些第一訊號之步驟包括： 以一時序控制方式切換提供該光線之一光源的開關以產生複數個亮態及複數個暗態； 量測對應該些亮態的複數個光亮態穿透率值及對應該些暗態的複數個暗態光穿透率；以及 根據該些亮態光穿透率與該些暗態光穿透率決定該些第一訊號。
9. 如申請專利範圍1所述之凝血酶原時間的測定方法，更包括： 以一第二光線照射該血液樣本； 偵測該第二光線照射該血液樣本所產生之複數個第二訊號；以及 根據該些第一訊號及該些第二訊號決定該凝血酶原時間。
10. 一種凝血酶原時間的測定方法，包括： 提供一血液樣本； 利用一第一光線及一第二光線照射該血液樣本，其中該第一光線及該第二光線分別具有一第一波長及一第二波長，且該第二波長不同於該第一波長； 偵測該第一光線照射該血液樣本所產生之複數個第一訊號及該第二光線照射該血液樣本所產生之複數個第二訊號；以及 根據該些第一訊號及該些第二訊號以決定一凝血酶原時間。
11. 如申請專利範圍10所述之凝血酶原時間的測定方法，其中該第一波長實質介於585奈米至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之間。
12. 如申請專利範圍10所述之凝血酶原時間的測定方法，其中該第二波長實質介於610奈米至725奈米之間。
13. 如申請專利範圍10所述之凝血酶原時間的測定方法，其中決定該凝血酶原時間之步驟包括： 將該些第一訊號及該些第二訊號相減以獲得複數個第三訊號；以及 根據該些第三訊號決定該凝血酶原時間。
14. 一種凝血酶原時間的量測裝置，包括： 一第一光源，其中該第一光源具有一第一波長實質介於585奈米至605奈米之間或實質介於750奈米至925奈米之間；以及 一光感應器，用以量測該第一光源照射一血液樣本所產生之至少一第一訊號。
15. 如申請專利範圍14所述之凝血酶原時間的量測裝置，其中該血液樣本為一全血樣本。
16. 如申請專利範圍14所述之凝血酶原時間的量測裝置，其中該第一波長實質介於585奈米至595奈米之間。
17. 如申請專利範圍14所述之凝血酶原時間的量測裝置，其中該第一訊號為該第一光源穿透該血液樣本之一光穿透率。
18. 如申請專利範圍14所述之凝血酶原時間的量測裝置，更包括： 一第二光源，其中該第二光源具有一第二波長且該第二波長不同於該第一波長。
19. 如申請專利範圍14所述之凝血酶原時間的量測裝置，其中該第二波長實質介於610奈米至725奈米之間。
20. 如申請專利範圍14所述之凝血酶原時間的量測裝置，更包括： 一時序控制器，用以切換該第一光源的開關狀態以產生複數個亮態及複數個暗態。