专利名称：血液凝固系统分析装置，以及用于分析血液凝固系统的方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及与从血液的介电常数获得与血液凝固有关的信息的技术相关的领域。
背景技术：
过去，凝血酶原时间和活化的部分凝血活酶作为血液凝固系统测试而被广泛已知。此外，这些测试对于检查血液凝固因子缺乏综合症等以及监控施加抗凝物的血液是重要的，并且提出了将测试标准化的方法(例如，参见PTL 1)。引用列表[PTL l]JP-A-2006-34968
发明内容
然而，这些测试并非用于(在数量上)观察血液凝结的容易度，而是用于以不连续的方式(在质量上)观察是否在如下时间以内完成了凝固，该时间在通过添加过量凝固引发物而加速凝固反应的情况下被认为是正常的。换言之，这些测试是用于估计由血液凝结的困难造成的风险(出血倾向)的方法，并且在该方法中无法估计由血液凝结的容易性造成的风险(血栓倾向)。观察(在数量上)血液凝结的容易度是重要的，因为其具有如与以不连续方式观察相比信息量很大这一优点，并且近年来，以高精度分析血液凝固系统比以不连续方式观察有更多需求。考虑到上述要点构思了本发明，并且本发明提出了一种血液凝固系统分析装置和用于分析血液凝固系统的方法和程序，其能够以高准确度分析血液凝固系统。为了解决该问题，本发明涉及一种血液凝固系统分析装置，其包括电极对；施加装置，用于以预定的时间间隔将交流电压施加给电极对；测量装置，用于测量布置在电极对之间的血液的介电常数；和分析装置，用于通过使用血液的介电常数分析血液凝固系统的动作程度，在作用于血液的抗凝效果结束之后以时间间隔测量该介电常数。此外，本发明涉及一种血液凝固系统分析方法，其包括施加步骤，以预定的时间间隔将交流电压施加给电极对；测量步骤，测量布置在电极对之间的血液的介电常数；和分析步骤，通过使用血液的介电常数分析血液凝固系统的动作程度，在作用于血液的抗凝效果结束之后以时间间隔测量该介电常数。此外，本发明涉及一种程序，用于使施加交流电压的施加部分以预定的时间间隔将交流电压施加给电极对；测量介电常数的测量部分测量定位在电极对之间的血液的介电常数；以及分析血液凝固系统的分析部分通过使用血液的介电常数分析血液凝固系统的动作程度，在作用于血液的抗凝效果结束之后以时间间隔测量该介电常数。血液凝固系统表现为从动态的粘弹性观点来看血液开始凝结的定时(纤维蛋白单体的活跃的聚合开始的定时)之前的介电常数的时间变化。就这点而言，因为本发明使用在作用于血液的抗凝效果结束之后测量的介电常数，所以可以清楚地观察在从动态的粘弹性观点来看血液开始凝结的定时之前的过程。因此，本发明可以通过在从动态的粘弹性观点来看血液开始凝结的定时之前介电常数的时间变化来分析在早期阶段血液凝固系统的动作，并且因此，分析的准确程度与传统情况相比的增加与血液凝固系统在早期的活动由介电常数的时间变化确定的程度相当。 此外，有可能比在传统情况中更早地分析血液凝固系统的动作程度。
图1示意性地示出了细胞的离子与电场的关系，S卩，关系(A)不存在电场的情况， 以及关系(B)存在电场的情况；图2是示出了模拟的复数的介电常数谱的曲线图；图3是示意性地示出了样品引入部分的配置的示图；图4是示出了通过实验获得的血液凝固系统的(在施加凝血酶时)的介电谱的图；图5是示出了通过实验获得的血液凝固系统的(在施加凝血酶时)的介电谱的图；图6是示出了在特定频率处(模型血液的情况)介电常数的时间变化的曲线图；图7示出了曲线图，其示出了使用被衰减的振荡类型的流变计测量动态粘弹性的
结果；图8是示出了在特定频率处(人类血液的情况)介电常数的时间变化的曲线图；图9是示意性地示出了血液凝固系统分析装置的配置的图；图10是示出了血液凝固系统分析过程的顺序的流程图；图11是示出了红血细胞形成钱串状(rouleau)的照片；图12是示出了在搅拌停止之后介电常数的时间变化的图；图13是示出在对应于两个特定频率的介电常数各自表示为介电常数和在参考时间处的介电常数之间的比率时的时间变化的图；图14是示出在取用各个对应于各频率的介电常数的变化率之差时的时间变化的图；以及图15是示出了对应于两个频率的介电常数的变化率之差的时间变化的斜度以及通过流变学测量获得的凝固开始定时的图。
具体实施例方式在下文中将描述本发明的实施例。其描述将以如下顺序给出。<1.细胞的电特性〉<2.考虑血液凝固系统的介电谱〉[2-1.实验方法][2-2.实验结果]<3.实施例 >[3-1.血液凝固系统分析装置的配置][3-2.血液凝固系统分析过程的顺序]
[3-3.效果等]<4.其他实施例><1.细胞的电特性〉在细胞中包括正离子和负离子(图1(A))。当细胞在交流电场中时，这些离子与在交流电场的正向和负向上的变化一致地移动(跟随)。在该情况下，因为细胞膜具有高绝缘特性，所以正离子和负离子不平均地分布在细胞膜和细胞质之间的界面中，并且出现离子界面极化(图1(B))。在此，图2中示出了在参考文献等中引用的细胞悬浮的模拟的介电谱。如可以从图2中看到的，当交流电场的频率足够低时，在细胞膜和细胞中的细胞质之间的界面中出现界面极化，并且因此作为大的值获得复数介电常数的实部。在下文中，将复数介电常数的实部称为介电常数。另一方面，当交流电场的频率为大约几十兆赫兹时，在交流电场中的正和负之间的转换在正离子和负离子移动至细胞膜和细胞质之间的界面之前出现。即离子界面极化无法跟上交流电场的变化。因此，交流电场的频率越高，则介电常数的值越小。介电常数减小这一现象被称为 “介电松弛”，并且在出现介电松弛的部分中，复数介电常数的虚部增大。复数介电常数的虚部通常被称为介电损耗。根据细胞的尺寸、结构等在特定的频带处出现介电松弛，且介电松弛的数目取决于包括在细胞中的主要界面的数目。例如，在没有细胞核的如红血细胞的细胞中，介电松弛的数目是一，而在具有一个或多个核的有核细胞中，介电松弛的数目是二或者更多。如上面描述的那样，细胞的复数介电常数的实部和虚部取决于电场的频率。这被称为“介电分散”。<2.考虑血液凝固系统的介电谱〉[2-1.实验方法]通过将凝血酶添加至模型血液来开始反应，并且模型血液在凝血酶添加至其之后就被引入到样品引入部分中，以测量在血液凝固系统中的介电常数(复数介电常数的实部)。通过将得自牛的纤维蛋白原(Sigma Chem)与通过以PBS(磷酸盐缓冲液)清洗保存的兔血(Kohjin生物有限公司)来制备的红细胞悬浮液混合，并且将血细胞比容 (hematocrit)调节至25[% ]和将纤维蛋白原的浓度调节至0. 22[% ]来制备所使用的模型血液。就凝血酶而言，得自牛的凝血酶(Sigma Chem)被调节至0. 01[% ] (10[单位/ ml])凝血酶，并且每1 [ml]模型血液添加10 [ μ 1](即，IOOml [单位/ml])或者5 [ μ 1](即， 50ml [单位/ml])。通过使用阻抗分析器(由安捷伦科技有限公司制造)测量介电常数。此外，要测量的频率范围(在下文中，也称为测量频率范围)被设置在范围40[Hz]至110[Hz] 中，要测量的时间间隔(在下文中，也称为测量间隔)被设置为1[分钟]，并且要测量的目标的温度被设置为37[°C ]。样品引入部分具有在图3中所示的结构。即，由聚丙烯构成的圆柱体CL通过将一对镀金的圆柱形电极El和E2插入到圆柱体CL的两个端部来密封，并且用于在电极El和 E2之间施加血液的注射器针头HN穿透圆柱体CL的外壁。注射器针头HN通过的部分被油脂阻塞，使得由电极El和E2以及圆柱体CL围绕的空间的密封状态得以维持。[2-2.实验结果]图4示出了基于上述实验方法获得的介电谱，图5示出了在与上述实验方法中相同的条件下、在凝血酶未添加至模型血液的状态下观察到的介电谱。图4示出了在每1 [ml] 模型血液添加10[μ 1]凝血酶时的介电谱。当将图4与图5对比时，有可能如在普通细胞悬浮液的情况中那样在模型血液的凝固系统中观察到介电松弛，并且观察到其介电响应随凝固的进展(随着时间流逝)增加。在此，对应于特定频率(在此，758[kHz])的介电常数的时间变化在图6中示出。 图6中的曲线Wl表示凝血酶未添加至模型血液的情况(通过裁下图5中的758[kHz]的部分制作的二维曲线图)。曲线W2表示其中每1 [ml]模型血液添加10[μ 1]凝血酶的情况(通过裁下图4中的758[kHz]的部分制作的二维曲线图)。曲线W3表示其中每l[ml]模型血液添加5[μ1] 凝血酶的情况(通过裁下如在图4中那样的758[kHz])的部分(未示出)来制作的二维曲线图)。如从曲线W2清楚得知，在添加凝血酶的时间点起8[分钟]后观察到介电常数的峰值。此外，如从曲线W3清晰可见，当凝血酶的量减半时，显示介电常数的峰值的时间推移，并且从添加凝血酶的时间点起18[分钟]后观察到峰值。当每1 [ml]模型血液添加10[ μ 1]凝血酶时以及当每1 [ml]模型血液添加5[ μ 1] 凝血酶时，还通过使用自由衰减的振荡类型的流变计来测量(流变学的测量)动态的粘弹性。该测量的结果在图7中示出。在图7中，曲线图㈧示出了其中每l[ml]模型血液添加10[μ 1]凝血酶的情况， 且曲线图⑶示出了其中每1 [ml]模型血液添加5[ μ 1]凝血酶的情况。图7㈧和图7(B) 中的峰值示出了呈现出特定的粘弹性特征的定时。即，峰值表示从(动态的)粘弹性观点来看血液开始凝结的定时(在下文中，也称为粘弹性表明定时)。实际的血液凝固系统经过了其中大量凝固因子彼此相关的复杂生物反应，然而最终，血液中的纤维蛋白原由于凝血酶的参与转换为纤维蛋白。其中纤维蛋白原变为纤维蛋白的部分可以被确定为起血液凝结的实质性作用的过程。更详细而言，在该过程中，纤维蛋白原由于凝血酶的参与而变为纤维蛋白单体，并且这些单体彼此聚合以变为纤维蛋白聚合物。纤维蛋白聚合物由于第XIII因子的参与而彼此交叉链接，以变为稳定的纤维蛋白，使得出现实质性的血液凝固。因此，通过自由衰减的振荡类型的流变计的测量而作为峰值(可能未获得峰值， 然而在该情况下采用对数的衰减率开始减小的时间点)获得的粘弹性表明定时被认为对应于其中纤维蛋白单体彼此聚合以变为纤维蛋白聚合物的过程或者其中这些纤维蛋白聚合物彼此交叉链接以变为稳定的纤维蛋白的过程。至少，该定时晚于凝血酶对于纤维蛋白原而言开始参与的时间点。如从图7清楚得知，如在图6中示出的介电谱的情况中那样，在添加凝血酶(图 7(A))的时间点起约8[分钟]后，并且在添加一半凝血酶(图7(B))的时间点起约18[分钟]后，观察到粘弹性率(viscoelastic modulus)的迅速增加(粘弹性表明定时)。因此，发现介电常数的时间变化反映了血液凝固系统。特别地，值得注意的一点是当测量介电常数时，如从图6与图7的对比中清楚可见，可以清楚地观察到无法通过自由衰减的振荡类型的流变计观察到的在粘弹性表明定时之前的过程。如图8中所示，该过程也可以在采集自人类的血液的情况下观察到。图8示出了刚好在将凝固引发物(氯化钙)添加至在含有抗凝剂(柠檬酸)的试管中的采集自人体末端的血液之后对应于特定频率(在此，758[kHz])的介电常数的时间变化。如从这些实验中清楚得知的，将粘弹性表明定时之前的过程反映为介电常数的增加的变化是说增加的变化是在数量上示出凝固系统在粘弹性表明定时之前的动作程度 (换言之，凝固性过高或者可凝固性的程度)的指数。更详细而言，当粘弹性表明定时早(图6 曲线W2)时，介电常数在初始阶段从刚好测量开始后直到峰值的斜率大，并且当粘弹性表明定时晚(图6:曲线W3)时，该斜率小。 因此，根据介电常数在直至峰值的初始阶段中的转变，可以在短时间中详细分析血液凝固系统的动作程度(凝固性过高的程度或者可凝固性的程度)。<3.实施例 >接下来，将作为实施例解释血液凝固系统分析装置。[3-1.血液凝固系统分析装置的配置]在图9中，示出了血液凝固系统分析装置1的示意性配置。该血液凝固系统分析装置1具有样品引入部分2和信号处理部分3。在该血液凝固系统分析装置1中，在样品引入部分2或者信号处理部分3中提供有温度传感器(未示出)和热电元件(未示出)。血液凝固系统分析装置1通过使用温度传感器测量要测量的血液的温度并将根据该测量结果的信号量给予热电元件，从而能够调节血液的温度。样品引入部分2具有电极对，并且人类血液被引入电极之间。抗凝效果作用于该人类血液，并且抗凝效果恰好在电极之间弓I入人类血液之前或之后结束。样品引入部分2例如可以采用图3中所示的结构。然而，样品引入部分2的结构或者每个部分的形状或材料不限于图3中所示。例如，可以采用具有如下结构的样品引入部分，在该结构中，具有多边形形状(三角形、方形或者多角形)的横截面表面的管的两端被密封，并且电极对和连接至电极对的缆线被印制在圆柱体的一个内表面上。要点是作用于血液的抗凝效果可以恰好在电极之间引入血液之前或之后结束，并且血液可以被允许在电极之间停留预定时间段。信号处理部分3被配置为包括电压施加部分11、介电常数测量部分12和血液凝固系统分析部分13。电压施加部分11施加交流电压，同时将接收到开始测量的指令的时间点或者施加功率的时间点判断为开始点。更详细而言，电压施加部分11在设置的测量间隔处将被设为要考虑的频率(在下文中，也称为要考虑的频率)的交流电压施加给布置在样品引入部分2中的电极对。就测量间隔和要考虑的频率而言，特别地，可以采用在上述实验中使用的1[分钟]和758[kHz]。然而，这些数字值是示例，并且测量间隔和要考虑的频率不限于该数字值。此外，测量间隔和要考虑的频率可以通过输入装置例如鼠标或键盘被设置成各种值。介电测量部分12测量介电常数，同时将接收到开始测量的时间点或者施加功率的时间点判断为开始点。更详细而言，介电测量部分12在预定的间隔处测量布置在样品引入部分2中的电极对之间的电流或者阻抗，且根据测量值计算介电常数。在计算介电常数时，使用已知的函数或者示出电流或阻抗与介电常数之间的关系的关系表达式。从介电常数测量部分12在测量间隔处将表示与要考虑的频率对应的介电常数的数据(在下文中，也称为介电常数数据)给予血液凝固系统分析部分13。当接收到来自介电常数测量部分12的介电常数数据中的、在人类血液的抗凝效果结束的时间点之后的介电常数数据时，血液凝固系统分析部分13开始血液凝固系统分析处理。为了确定人类血液的抗凝效果结束的时间点，使用如下方法将比在抗凝效果结束之前示出的介电常数大预定量的值设置为阈值，并且将接收到等于或者大于阈值的表示介电常数的介电常数数据的时间点判断为人类血液的抗凝效果结束的时间点。当使用该方法时，示意性地，在样品引入部分2的电极之间引入之后人类血液的抗凝效果结束的情况下，从该效果结束的时间点起接收到第一介电常数数据的时间点被判断为分析处理的开始点。另一方面，在恰好在样品引入部分2的电极之间引入之前人类血液的抗凝效果结束的情况下，接收到第一次从介电常数测量部分12给出的介电常数数据的时间点被判断为分析处理的开始点。在血液凝固系统分析部分13中，从血液凝固系统分析处理开始的时间点直至经过了设置的时间段的时间段被设置为分析时间段。在该分析时间段内，血液凝固系统分析部分13检测最近似于由所接收(测量)的多个介电常数数据表示的介电常数的直线。此外，血液凝固系统分析部分13获得所检测的直线的斜率作为表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数，并且根据该斜率预测粘弹性表明定时。就预测而言，直线的斜率越大，则粘弹性表明定时越早，并且例如预测基于其中直线的斜率和粘弹性表明定时彼此关联的数据库进行，或者基于表示直线的斜率和粘弹性表明定时之间的关系(规律性)的函数进行。在预测粘弹性表明定时时，血液凝固系统分析部分13通知一个或两个预测结果以及在预测中使用的介电常数。通过例如在监视器上进行绘图和显示或者在预定介质上进行打印来进行该通知。[3-2.血液凝固系统分析过程的顺序]接下来，将使用在图10中示出的流程图描述血液凝固系统分析处理的步骤。也就是说，血液凝固系统分析装置1例如将接收到开始测量的指令的时间或者施加功率的时间设置为触发器，以展开存储在ROM或者RAM中的程序，并且使处理前进至步骤 SPl以开始血液凝固系统分析处理。在步骤SPl中，血液凝固系统分析装置1促使电压施加部分11开始在设置的测量间隔处将要考虑的频率的交流电压施加给布置在样品引入部分2中的电极对，并且使处理前进至下一步骤SP2。在步骤SP2中，血液凝固系统分析装置1促使介电常数测量部分12测量介电常数，并且使处理前进至下一子程序(在下文中，也称为血液凝固系统分析程序)SRT。血液凝固系统分析装置促使血液凝固系统分析部分13开始血液凝固系统的分析。也就是说，在血液凝固系统分析程序的步骤SPll中，血液凝固系统分析部分13等待等于或者大于预定阈值的表示介电常数的介电常数数据。在该步骤SPll中，当接收到等于或者大于预定阈值的介电常数数据时，血液凝固系统分析部分13将该时刻判断为人类血液的抗凝效果结束的时间点，并使处理前进至下一步骤SP12。在步骤SP12中，血液凝固系统分析部分13开始计时设置的分析时间段，并且累积从介电常数测量部分12给出的介电常数数据直至经过了设置的分析时间段。接下来，血液凝固系统分析部分13检测最近似于由在分析时间段内累积的介电常数数据表示的介电常数的直线，并且获得该直线的斜率作为表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数。此外，在步骤SP14中，血液凝固系统分析部分13根据在步骤SP13中获得的参数 (介电谱的初始波形的斜率)预测粘弹性表明定时，且然后结束血液凝固系统分析处理。以该方式，血液凝固系统分析装置1根据在RAM中展开的程序执行血液凝固系统分析处理。[3-3.效果等]在上述配置中，该血液凝固系统分析装置1以预定的时间间隔将要考虑的频率的交流电压施加到电极对，该电极对以要布置血液的位置插入其间来彼此相对(见图9)。此外，血液凝固系统分析装置1在作用于血液的抗凝效果结束之后以预定的时间间隔测量定位在电极对之间的血液的介电常数，并且根据测量结果分析血液凝固系统的动作程度。血液凝固系统在粘弹性表明定时(从粘弹性观点来看血液开始凝结的定时(更详细而言，至少是纤维蛋白单体的活跃的聚合开始的定时))之前被观察为介电常数的时间变化(见图6和7)。就这点而言，因为血液凝固系统分析装置1使用在作用于血液的抗凝效果结束之后测量的介电常数，可以清楚地观察无法通过自由衰减的振荡类型的流变计观察的在粘弹性表明定时之前的过程。也就是说，该血液凝固系统分析装置1可以通过粘弹性表明定时之前介电常数的时间变化在数量上确定在粘弹性表明定时之前的早期阶段处作用的血液凝固因子。已知造成静脉血栓的一系列凝固反应可以由于在红血细胞细胞膜上的第IX血液凝固因子的逐渐活化而开始(Makoto KAIBARA，实验医学，卷22，No. 13，2004，1869-1874 页)。此外，作为与血液凝固系统有关的常规测量方法，如上所述广泛地已知活化的部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time, APTT)。然而，该APTT并不用于观察血液凝固的容易程度，而是用于以断续的方式(在质量上)观察凝固是否在其中凝固反应通过添加过量的凝固引发物而加速的情况下被认为正常的时间内完成，以估计血液凝结的难度(出血倾向)。因此，APTT在血液凝结的容易度 (血栓倾向)(例如静脉血栓症由于在静脉中的血流停滞而相对逐渐地发展)成为问题时无用，并且该疾病的风险无法评价。
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该血液凝固系统分析装置1可以通过粘弹性表明定时之前的介电常数的时间变化来在数量上确定在早期阶段作用的血液凝固因子。因此，该血液凝固系统分析装置1可以以与以断续方式(在质量上)确定凝固是否在认为正常的时间内完成的常规方法相比更高的准确度来评价风险或者进行对与血液凝固有关的疾病的监控。评价疾病的风险从预防医学的观点来看也非常有用。例如，因为手术是静脉血栓栓塞发作的风险因素，可以容易地进行手术之后的风险确定和基于该确定的对于药物治疗的判断。因为老龄、肥胖、抽烟、怀孕等也是静脉血栓栓塞发作的风险因素，所以这些因素的风险确定和基于该确定的对于药物治疗的判断可以容易地进行。此外，在糖尿病人的情况下，经常见到凝固性过高并且因此可以通过确定凝固性过高的程度容易地进行对于药物治疗的判断。在该实施例的血液凝固系统分析装置1的分析中，根据表示粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数来预测粘弹性表明定时。因此，该血液凝固系统分析装置1不仅可以在显示部分上将在粘弹性表明定时之前血液凝固系统的趋势示为介电常数的变化，而且可以迅速地示出根据介电常数的变化预测的粘弹性表明定时。—般而言，粘弹性表明定时需要从凝固系统开始起的几十[分钟]，但是在几[分钟]内示出粘弹性表明定时从监控疾病或者估计风险的观点来看特别有用。根据上述配置，血液凝固系统分析装置1用于在作用于血液的抗凝效果结束之后通过介电常数的时间变化在早期阶段分析血液凝固系统的动作。因此，有可能不仅进行与血液凝固系统有关的常规测量方法无法进行的疾病监控，还可以估计疾病的风险。结果，有可能实现与常规情况相比能够增加分析的准确度的血液凝固系统分析装置1。<4.其他实施例〉在上述实施例中，人类周边血液(静脉血)用作要测量的样品。然而，样品不限于人类血液并且可以是人类之外的动物的血液。样品可以是动脉血。在上述实施例中，要考虑的频率的交流电压被施加到布置在样品引入部分2中的电极对。然而，要施加的交流电压的频率可以是针对包括要考虑的频率的特定频带的整个宽度或预定宽度中的每个的频率。在该情况下，在测量间隔处将表示与多个频率对应的介电常数的数据从介电常数测量部分12给予血液凝固系统分析部分13。因此，血液凝固系统分析部分13可以通过使用与多个频率对应的介电常数修正上述介电常数。然而，如在图11中所示，红血细胞通常不规则地链接在一起或者以钱串状 (rouleau)和凝集物(形成团块)的形式链接。当红血细胞凝集时，红血细胞的介电常数已知如在图12中所示那样增加。图12引用在停止搅动全血、其中血浆成分为50%的血液和其中血浆成分为0% 的血液之后介电常数的变化的测量结果，其来自A. Irimajiri等，elsevier science, Biochim. Biophys，第 1290 卷，第 207-209 页。当介电常数的变化率被视为介电常数与在参考时间处的介电常数之间的比率时， 发现由红血细胞凝集引起的介电常数的时间变化表现出比由血液凝固引起的介电常数的时间变化更小的频率依赖性(由于频率差引起的介电常数的时间变化的差)。因此，通过采用与特定频率对应的介电常数的变化率与对应于与上述频率不同的频率的介电常数的变化率之间的差，有可能减小由红血细胞凝集引起的介电常数的影响程度，而保留由血液凝固引起的介电常数的变化。在此，图13和14示出了实验结果。图13示出了在包含抗凝物(柠檬酸)的试管中采集人类静脉血液并且凝固引发物(氯化钙)被添加至血液之后、当对应于两个特定频率的介电常数各自被表示为该介电常数与在参考时间处的介电常数之间的比率时的时间变化。特定频率是150[kHz](在图13中通过实线示出的波形W10)和沈0[紐2](在图13 中通过虚线示出的波形W11)，并且在参考时间处的介电常数是最初测量的介电常数(ε ’ t
= O)0图14示出了当采用各自对应于每个频率的介电常数的变化率之间的差时的时间变化(即，在图13中示出的波形WlO和波形Wll之间的差)。该实验在与关于上述实验结果(图4、图5、图8)的实验相同的条件下进行。艮口， 测量频率范围被设置在40[Hz]至110[Hz]的范围中，测量间隔被设置为1[分钟]，要测量的目标的温度被设置为37[°C ]，并且介电常数通过使用阻抗分析器(由安捷伦科技有限公司制造)测量。如可以从图13中看出的，当对应于特定频率的介电常数和对应于与上述频率不同的频率的介电常数各自被视为介电常数与参考时间处的介电常数之间的比率时，测量时间越短，则介电常数越交叠。这是因为在短时间段的情况下，由红血细胞凝集引起的介电常数变化的影响相对大并且该影响表现出相对小的频率依赖性。另一方面，在长时间段的情况下，由血液凝固引起的介电常数变化的影响相对大并且还表现出相对大的频率依赖性。如可以从图14看出的，，因为由红血细胞凝集引起的介电常数的影响程度减�。� 而保留由血液凝固引起的介电常数的变化的影响程度，因此与各个频率对应的变化率之间的差具有线性增加的趋势。图15示出了另一实验结果。图15示出了使用与两个频率对应的介电常数的变化率之间的差的分析与通过流变学测量获得的凝固初始定时之间的关系。图15的小块示出了关于五个健康人的从测量开始起10分钟后与两个频率 (150[kHz]和沈0[紐2])对应的介电常数的变化率之间的差。图15的波形是基于这些小块的最优近似曲线。如可以从图15看出的，在此获得了如下趋势通过流变学测量获得的凝固初始定时越短，与两个频率对应的介电常数的变化率之间的差的斜度越小。然而，该趋势取决于要成为测量目标的频率或者在样品引入部分2中采用的电极在结构或者材料方面的区别。以该方式，血液凝固系统分析部分13通过将在预定间隔处从介电常数测量部分 12给出的测量值(与两个特定频率对应的介电常数)表示为该介电常数和参考时间处的介电常数之间的比率来划分该测量值，从而能够精确地关注反映了血液凝固反应的初始过程的介电常数的时间变化。结果，有可能进一步改进由血液凝固引起的介电常数的分析的准确程度。作为另一示例，通过使用与要考虑的频率对应的介电常数之外的介电常数，可以修正与要考虑的频率对应的介电常数。例如，可以使用修正与要考虑的频率对应的介电常数的斜率的修正方法，使得与近似于要考虑的频率的频率对应的介电常数的斜率的偏移程度越大，则斜率的偏移大的侧被加权。上述修正方法是示例，并且可以使用其他类型的修正方法。作为施加多个频率的交流电压的方法，可以使用所谓的频率域方法、频率叠加方法和时间域方法中的任一个，并且也可以使用其中这些方法被组合的方法。频率域方法是如下方法在迅速切换针对要测量的频带中的预定或整个宽度中的每个的频率的同时施加交流电压。频率叠加方法是如下方法施加其中要测量的频带中的所有或者一些频率分量被混合的交流电压。时间域方法是施加阶跃电压的方法。在该时间域方法中，需要如下处理作为时间函数对响应于其中多个频率分量混合的交流电压的电流进行傅里叶变换，并且检测频率依赖性。作为其中多个频率分量混合的波，例如可以应用微分的高斯波、表面横波 (surface transverse wave，STW)、瑞利波(表面声波)、Bleustein-Gulyaev_Shimizu (BGS) ^>>(surface skimming bulk wave) ,/KjPMW (shear horizontal, SH)波等。此外，在上述实施例中，作为表示在粘弹性表明定时之前介电常数增加量的参数， 应用最近似于在分析时间段内测量的介电常数的直线的斜率。然而，该参数不限于直线的斜率。例如，可以使用在分析时间段内测量的介电常数的变化率的平均值。更详细而言，血液凝固系统分析部分13对于在分析时间段内对来自介电常数测量部分12的介电常数数据的每次接收，均采取通过上述介电常数数据和恰好在上述接收时间点之前接收的介电常数数据表示的介电常数之间的差。该差成为每观察间隔的介电常数的增加量。血液凝固系统分析部分13获得每观察间隔介电常数的增加量，直至经过了分析时间段，并且当经过分析时间段时，血液凝固系统分析部分获得所得到的介电常数的增加量的平均值作为表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数。以该方式，作为表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数，可以应用在分析时间段内测量的介电常数的变化率的平均值。介电常数的变化率的平均值或者直线的斜率之外的参数可以用作表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数。此外，在上述实施例中，根据表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数，预测粘弹性表明定时。然而，分析项目不限于粘弹性表明定时的预测。例如可以评价血栓的风险。在该评价中，表示在粘弹性表明定时之前介电常数的增加量的参数(最近似于在分析时间段内测量的介电常数的直线的斜率的斜度或者介电常数的变化率的平均值)越大，则血栓的风险越高。更详细而言，基于例如其中参数和血栓风险彼此关联的数据库或者表示该参数与血栓风险之间的关系(规律性)的函数进行估计。血栓风险也可以以逐步的方式来估计。工业应用性本发明可以用于生物实验、监控或者生物工业例如诊断或者制备药品。附图标记列表1 血液凝固系统分析装置2:样品引入部分
3 信号处理部分U:电压施加部分12:介电常数测量部分13 血液凝固系统分析部分CL:圆柱体E1，E2:电极HN:注射器针头
权利要求
1.一种血液凝固系统分析装置，包含 电极对；施加装置，用于以预定的时间间隔将交流电压施加到所述电极对； 测量装置，用于测量布置在所述电极对之间的血液的介电常数；以及分析装置，用于通过使用血液的介电常数分析血液凝固系统的动作的程度，所述血液的介电常数是在作用于血液的抗凝效果结束之后以所述时间间隔测量的。
2.根据权利要求1所述的血液凝固系统分析装置，其中所述分析装置根据表示在作用于血液的抗凝效果结束之后的预定时间段内要考虑的频率的介电常数的增加量的参数，估计呈现特定的粘弹性特征的定时。
3.根据权利要求1所述的血液凝固系统分析装置，其中所述分析装置根据表示在作用于血液的抗凝效果结束之后的预定时间段内要考虑的频率的介电常数的增加量的参数估计血栓的风险。
4.根据权利要求2或3所述的血液凝固系统分析装置，其中所述电极对以要布置血液的位置被插入其间的方式来彼此相对。
5.根据权利要求1所述的血液凝固系统分析装置，其中所述分析装置通过将作用于血液的抗凝效果结束之后的预定时段内特定频率的介电常数与和上述频率不同的频率的介电常数表示为所述介电常数和在参考时间处的介电常数之间的比来划分所述特定频率的介电常数与和上述频率不同的频率的介电常数，以使用划分结果来分析血液凝固系统的动作的程度。
6.一种血液凝固系统分析方法，包含施加步骤，以预定的时间间隔将交流电流施加到电极对； 测量步骤，测量布置在所述电极对之间的血液的介电常数；以及分析步骤，通过使用血液的介电常数分析血液凝固系统的动作的程度，所述血液的介电常数是在作用于血液的抗凝效果结束之后以所述时间间隔测量的。
7.一种程序，用于使施加交流电压的施加部分以预定的时间间隔将交流电压施加到电极对； 测量介电常数的测量部分测量布置在所述电极对之间的血液的介电常数；以及分析血液凝固系统的分析部分通过使用血液的介电常数来分析血液凝固系统的动作程度，所述血液的介电常数是在作用于血液的抗凝效果结束之后以所述时间间隔测量的。
全文摘要
提出一种能够以高准确度分析血液凝固系统的血液凝固系统分析装置，以及用于分析血液凝固系统的方法和程序。血液凝固系统被观察为在粘弹性表明定时(从粘弹性观点来看血液开始凝结的定时(更详细而言，纤维蛋白单体的活跃的聚合开始的定时))之前介电常数的时间变化。在作用于血液的抗凝效果结束之后以预定的时间间隔测量布置在电极对之间的血液的介电常数，并且从该测量结果分析血液凝固系统的动作程度。
文档编号G01N27/22GK102308203SQ201080003940
公开日2012年1月4日 申请日期2010年1月7日 优先权日2009年1月8日
发明者林义人 申请人:索尼公司
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