JPH09504372A - 流体試料の粘性変化を分析するための装置およびその分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、試料流体の粘性変化に応答する多様な解析を行うための装置及び該分析を行う方法に関する。特に本発明は、一つあるいは複数の凝固検査、または逆に線溶検査を行うカートリッジ(10)に関する。特に、(1)は導電率センサー、以下、試料流路(2)、試薬チャンバー(3)、試料チャンバー(5)、封のできる試料口(6)、および圧力をかけて流路に試料を通す膜(7)を示している。

Description

【発明の詳細な説明】 流体試料の粘性変化を分析するための装置およびその分析方法技術分野 本発明は、試料流体の粘性変化についての様々な分析を行う装置およびそのよ うな分析を行う方法に関する。特に本発明は、一つあるいは複数の凝固分析、ま たは逆に線溶分析を行うためのカートリッジの使用に関する。本発明は、流体試 料の移動にポンプ手段を有効に利用する。一つの態様において、試料の移動は、 逆行的に、急速に、繰り返し流体試料に圧力をかけて実質的に往復運動させ、適 当なセンサーで検出することにより達成される。開示した装置は簡便で、事故現 場、救急治療室、または集中治療室での使用を含む治療の現場での臨床診断分野 に適用可能である。発明の背景 血液を液体の状態に保つこと、すなわち止血には、凝固促進因子および凝固阻 止因子の微妙なバランスが必要である。凝固促進因子が損傷した血管からの血流 を阻害することによって過剰の出血を防ぐ一方、凝固阻止因子は循環器系の血栓 形成を防ぎ、これがなければ血栓が血管を塞いで心筋梗塞や脳卒中を起こす。 血栓形成の生化学的機序を、凝固カスケードと呼ぶ。そのしくみは可溶性血漿 タンパク質であるフィブリノーゲンの、不溶性フィブリンへの触媒転換に基づく 。この反応を触媒する酵素はトロンビンである。トロンビンは常時活性型のまま で血中を循環するのではなく、トロンビンの不活性な前駆体であるプロトロンビ ンとして存在する。トロンビンへの転換は、カルシウムイオンおよび組織トロン ボプラスチンの存在下で起こる。このしくみは外因性経路として知られている。 第二のより複雑な内因性経路は、血小板を伴った凝固因子によって活性化される ものであり、当業者によく知られている。 血栓の崩壊、つまり線溶には、フィブリンの可溶性産物への転換が必要である 。この分解は、タンパク質分解酵素プラスミンによって触媒される。プラスミン は、 不活型のプラスミノーゲンとして循環している。組織プラスミノーゲン活性化因 子(tPA)、細菌性溶血酵素（例えば、ストレプトキナーゼ）、および尿中にみら れるヒトタンパク質分解酵素（例えば、ウロキナーゼ）は、全てプラスミノーゲ ンを活性化する。これらの物質は、血栓溶解療法に用いられる。 血友病のような、12の血液凝固因子のうちの一つまたは複数が欠損している出 血性状態の診断は、多様な凝固試験を用いて行う。さらに、血栓溶解療法の経過 をモニターする検査がいくつか開発されている。前血栓溶解または過凝固の状態 を表示する、または心肺バイパス手術中に患者に投与したプロタミン(protamine )の効果をモニターするためのその他の検査が開発された。しかしながら凝固試 験は経口および静脈内抗凝固治療のモニターに重きをおかれている。重要な診断 検査のうちの二つが、活性化部分トロンボプラスチン時間(APTT)およびプロトロ ンビン時間(PT)である。 APTT試験は、内因性の凝固経路および共通の凝固経路を評価する。このため、 APTTは静脈内ヘパリン抗凝固療法のモニターによく使用される。特にこの検査は 、クエン酸処理した血液試料に、活性化物質であるカルシウムおよびリン脂質を 加えた後のフィブリン血栓形成の時間を測定する。ヘパリン投与は、血栓形成を 抑制する効果をもつ。 PT試験は、外因性の凝固経路および共通の凝固経路を評価するため、経口抗凝 固療法のモニターに用いられる。経口抗凝固薬のクマジン(coumadin)は、プロト ロンビンの形成を抑制する。従って、この検査は、血液試料へのカルシウムおよ び組織トロンボプラスチンの添加に基づく。 凝固試験のための標準的な実験技術は、通常、比濁分析を用いる（例えば、米 国特許第4,497,774号を参照）。分析のため、クエン酸真空採血管へ全血試料を 採取し、それから遠心分離する。解析は、十分な過剰量のカルシウムを添加して クエン酸の効果を中和した血漿で行う。PT試験には、組織トロンビンが乾燥試薬 として提供され、使用前に再構成される。この試薬は熱に弱く、機器を使用して ４℃で保管する。試料および試薬を等分したものを37℃に温めたキュベットに移 し、光学的な濃度の変化で測定する。 比濁分析法のかわりに、Bekerら（「Haemostasis（1982）12:73」参照）は、 色 素PT試薬(Thromboquant PT)を導入した。この解析は、修飾されたペプチドTos-G ly-Pro-Arg-pNAからの、トロンビンによるp-ニトロアニリン(p-nitroaniline)の 加水分解に基づいており、分光分析によって観察できる。 全血の解析のための凝固試験が知られている。例えば、乾燥試薬を分析機に入 れ、それから血液が滴下される前に37℃に温めるユニット使用カートリッジが開 示されている。試料は毛細管現象によって試薬と混合される。検出機序は試料を 透過するレーザー光に基づく。流路に沿って移動する血球は、凝固していない血 液に特異的な斑点模様を呈する。血液が凝固すると、移動が止まり、凝固した血 液に特異的な模様を呈する。いくつかの特許によりこの技術の局面が開示されて おり、以下にさらなる説明をする。 米国特許第4,731,330号は、固定化赤血球および凝固因子を含む血漿塊からな る、凍結乾燥した全血対照試料を開示している。検出が赤血球の動きに基づいて いるため、標準的な血漿対照をこの系に使用することはできない。米国特許第4, 756,884号は、血液凝固に関する特定の抗体および試薬を含む、毛細管現象に基 づいたカートリッジ技術の構成成分について開示している。米国特許第4,948,96 1号は、上記の装置とともに用いる光学シミュレーターカートリッジの構成およ び使用方法について開示している。米国特許第4,952,373号は、血液がカートリ ッジの血液流入口から装置の検査部分に誤って移動するのを防ぐ、プラスチック 製安全シールドについて開示している。 米国特許第4,963,498号は、毛細管現象カートリッジから化学的情報を得る方 法について開示している。米国特許第5,004,923号は、上記の装置がカートリッ ジに信号を送るための、光学的特徴について開示している。米国特許第5,039,61 7号は、全血を用いて、試料が毛細管現象で流路に沿って吸い上げられることで 試薬と混ざる、APTT用の装置について開示している。活性化試薬、スルファチド (sulfatide)またはスルホグリコシルスフィンゴ脂質(sulfoglycosylsphingolipi d)は、ヘマトクリットに依存しない血栓形成を呈する。EP 0368624A2は、乾燥し ていて、しかも容易に懸濁でき、安定なラテックス粒子を表面に供する方法につ いて開示している。EP 0395384 A2は、異なる型のカートリッジを同定できるコ ード法(coding method)について開示している。 一本のフィンガースティックから同時に血液を汲み上げる、2本の毛細管を含 むユニット使用カートリッジもまた、開示されている。このようなデザインによ り、異なる試薬コーティングに基づいて、二重の測定または二つの異なる測定が できる。PCT出願 WO89/06803は、毛細管の光透過性の変化に基づき、血液凝固を 測定するための上記の装置を開示している。 一方、米国特許第3,695,842号は、液体のゼラチン塊または固体塊への変化を 分析する方法について記載しており、そしてPTおよびAPTTに応用されている。凝 固系には、必要な試薬の全ておよび強磁性の成分を含む、真空容器を使用する。 血液試料は真空容器に吸い上げられると、ある決まった方法で装置にいれられる 。この操作により強磁性の成分が、磁気リードスイッチに最も近い、試験管の底 に位置する。試料が回転すると、重力によってその成分はリードスイッチに近い ところにとどまる。ところが、血液が凝固しはじめると、成分が血液試料ととも に回転しはじめる点にまで粘性が増す。このようにして、リードスイッチが活性 化され、凝固時間が測定される。 またその他にも、平坦な毛細管チャンバーの中に含まれ、乾燥試薬と混ぜられ る強磁性粒子の使用に基づいた方法が説明されている。試薬が血液中に溶解する と、装置から振動する磁界をかけ、粒子を振動させる。この動きを光学的に観察 する。血液が凝固すると、粒子が捕捉され、動きが消失する。線溶分析は、逆の 操作を観察しておこなう（Oberhardt et al.，Clin．Chem.(1992)37:520を参照 ）。上記の磁界粒子に基づく方法は、米国特許第5,110,727号にも記載されてい る。 凝固を検出するその他の方法は、血液試料中に懸濁した200ミクロンのガラス 球によって散乱する超音波に基づく。散乱した波の振幅および位相の変化が、凝 固の検出に用いられる（Machado et al.，J．Acoust．Soc．Am．（1991）90:174 9を参照）。 ShenaqとSaleemは、「”Effective Hemostasis in Cardiac Surgery,”Eds:El lison，N．and Jobes,D．R.，Saunder & Co.，(1988)」において、試料および試 薬を含有するキュベットに挿入された超音波プローブを使用した。超音波プロー ブはキュベット内の血栓形成に反応するため、凝固時間を測定するために用いる ことができる。 心肺バイパスの手術中に患者の血液試料の活性化凝固時間(ACT)を測定する、 自動凝固時間測定器が開示されている。試料が撹袢装置を組み込んだカートリッ ジに添加され、そこで血塊が生成する。撹袢装置の動きは、光子光学的検出器に よって制御される（「Keeth et al.,Proceedings Am．Acad．Cardiovascular Pe rfusion（1988）9:22」参照）。 電気伝導性の変化に基づき自動的に血栓溶解時間を記録する機器が開示されて いる（「Wilkens andBack，Am．J．Clin．Pathol.(1976)66:124」参照）。まず 、ストレプトキナーゼ、トロンビン、およびフィブリノーゲンを試験管に加える 。血栓が形成されると、試験管が一部逆転し、その結果ストレプトキナーゼが血 栓を溶解し、溶液が試験管に漉されて、一つの電極が底に、もう一つが上部につ いた、第二の試験管に滴下される。液体が第二の電極に達すると、デジタルタイ マーが止まり、血栓溶解時間が計測される。 一本のフィブリン鎖で維持された電気回路の切断に基づいて血栓溶解時間を測 定するその他の方法が開示されている（「Folus and Kramer，J．Clin．Pathol. （1976）54:36」参照）。 米国特許第5,096,669号は、血液の化学的検査の一般的な方法（例えば、血中 カリウムおよびグルコース）、および一方向に流体試料をセンサー部分へ送るた めの気泡の使用について開示している。特に、流体試料の動きや振動の、速さや 方向の変化は、開示も教示も提案もされていない。 従って、流体試料の粘性の変化の解析をおこなう装置および方法が必要である 。その装置および方法は、治療の現場、特に、中央検査施設に直接接続されてい ない診察室などで使用でき、任意で精密製作法により生産でき、血液ガスおよび 分析物の検査を含む、複数の検査に直ちに使用することができる。発明の開示 驚くべきことに、上記に列挙した必要性やさらなる必要性が、本発明の装置お よび方法によって達成できることが見出された。本発明の好ましい態様において 、使い捨ての、使い切りカートリッジが開示される。それは、外部の計測装置と 共に用い、粘性の変化をたどる流体試料の傾向に関する情報を提供できる。特に 、 全血試料の凝固および線溶の特徴などの、生物学的流体の診断情報が得られる。 もっとも重要な点は、開示した装置および方法が一続きの検査を含み、それら のすべてが通常数十秒単位で一つの流体試料に対して同時に行われることである 。例えば、通常のPT試験に要する時間は約12秒であり、高度にヘパリン処理され た患者の血液を用いてACT試験をおこなうには約300〜500秒が必要である。本発 明の装置および方法は、好ましくは精密製作の方法および装置を使用し、特に精 密製作された電気化学的センサーを用いて、最適条件のカートリッジ構成、なら びに再現性のあるデータの収集、操作、処理、および保存が可能である。 このように、もっとも一般的な意味において、本発明は流体試料の粘性変化を 測定するカートリッジに関し、以下のものを含む。(a)流体試料で充填されるこ とができ、ハウジング内の流体試料の少なくとも一部を排出するために有効な力 を流体試料に加えるための試料排出手段を備え付けることができるハウジング、 (b)ハウジングに含まれ、流体試料との接触後、流体試料の粘性変化を促進する ことができる少なくとも一つの試薬、(c)ハウジングに含まれ、流体試料の置き 換えを検出することができる少なくとも一つのセンサー。 本発明の特定の態様において、ハウジングには、一つまたは複数の機械的、電 気的、または光学的な装置とハウジングとをつなげる、一つまたは複数の接続手 段が備えられている。例えば、カートリッジに電気機械的接続装置がついていて 、それによりカートリッジが外部計測機器に接続される。外部計測機器は、記録 、表示、操作、保存、または本発明のカートリッジを用いて行われうる測定の利 用などを含むが、これらに限定されない様々な機能を果たす。 本発明に接続されるもう一つの機器は、気体／液体の界面の位置を決定できる 光学的検出手段である。さらにもう一つは、ハウジングに流体試料を充填するこ とができる試料保持手段を含む機器である。好ましい態様において、試料保持手 段は、例えば試料を汲み上げることができる流体サンプリング手段でもある。試 料保持／サンプリング手段は、ハウジングに流体試料を充填するために、本発明 のカートリッジに接続することができる。本発明のその他の態様において、試料 保持手段は、単にハウジングの全体の一部分をなし、流体試料を入れられる。 本発明において、カートリッジは流体試料を置き換える手段を備えている。例 えば、カートリッジを、流体試料に力をかけてハウジング内の試料を移動させる ことができる外部のポンプ手段に接続させることができる。また、試料を置き換 える手段は、すでにカートリッジの一部として統合されているポンプであっても よい。いずれにせよ、試料置き換え手段の発動により、流体試料の少なくとも一 部が検出手段へと送られる。 本発明の好ましい態様において、流体試料に与えられる力、およびそれに続く 動きは可逆的であり、流体試料の少なくとも一部が実質的に往復運動して、検出 手段の前後に置き換えられる。流体試料と試薬とが接触すると、流体試料のその 後の粘性変化が検出され、次に流体試料の振動数、振幅、またはそれの変化が観 察される。また、検出手段は流体試料自体の電気的性質の変化を検出できる。本 発明のさらにもう一つの態様において、検出手段は気体と液体との間の界面部分 （例えば、空気と流体試料との間の気／液界面、または空気とカリブレーション との間の気／液界面）を検出できる。 本発明の特定の態様において、以下のものを含む、流体試料の粘性変化に反応 する分析を行うための装置が開示される。(a)センサーを通る流体試料の置き換 えを検知する少なくとも一つのセンサー、(b)流体試料の粘性変化を促進するこ とができる少なくとも一つの試薬、(c)流体試料をセンサーおよび試薬と接触し ない状態に保つための試料容器、および(d)センサーを通る流体試料の少なくと も一部を置き換える圧力を、試料容器内の流体試料に与えるためのポンプ手段。 好ましくは、流体試料の粘性変化を促す試薬と流体試料が接触するように、力ま たは圧力は可逆的に与えられ、流体試料を実質的に往復運動させる。本発明の特 定の態様において、弾力性のある膜を介して試料容器と流体接触するポンプ手段 が提供される。好ましくは、急速な再現性のある膜の加圧および減圧を促進する ための内部ばねまたは内部ゴム製スポンジを、膜に備え付ける。 前述のように、本発明はまた、多くの機能を果たす外部計測機器と連合させる ことができるカートリッジおよびその使用方法も提供する。従って本発明は、セ ンサーが外部の計測機器に信号を送り、プランジャーを発動させて膜を加圧およ び減圧する装置にも関する。センサーが導電率センサー、好ましくは精密導電率 センサーの場合は、信号は導電率出力である。一つの態様において、出力信号が 一次予備選択値を下回る場合は、計測機器がプランジャーを発動して膜を加圧し 、出力信号が二次予備選択値を上回る場合は、計測機器がプランジャーを発動し て膜を減圧する。フィードバック系の供給に加えて、外部計測機器は、行った分 析から得られた生データを処理して、有用な情報の量を増強する信号処理能力を も提供する。また、あらかじめ選択した一定の速度で膜を加圧および減圧するこ とが可能であり、粘性が変化している流体試料の反応をセンサーでモニターでき る。本発明のその他の局面は、ある温度、好ましくは生理的温度で維持されうる カートリッジを含む。 様々な流体試料を本発明によって解析することができ、それらには全血および 血漿などの生物学的流体が含まれるが、これらに限定されない。本発明はまた、 抗凝固処理された血液試料の分析にも特に有用であり、それらにはヘパリン処理 またはクエン酸処理された全血が含まれるが、これらに限定されない。 従って、本発明の目的は、以下のものを含む、プロトロンビン時間の血液検査 を行うための装置を提供することである。(a)センサーを通る血液試料の置き換 えを感知する少なくとも一つの伝導率センサー、(b)トロンボプラスチンおよび カルシウムイオンを含む少なくとも一つの試薬混合物、(c)血液試料をセンサー および試薬と接触していない状態に保持するための試料容器、(d)試薬が血液試 料に接触し凝固を促進するように、好ましくは実質的に往復運動をしてセンサー を通る血液試料の少なくとも一部を置き換えるために、試料容器中の血液試料に 可逆的に圧力を与えるためのポンプ手段。 本発明のその他の目的は、以下のものを含む、活性化部分トロンボプラスチン 時間の血液検査を行うための装置を提供することである。(a)センサーを通る血 液試料の置き換えを感知する少なくとも一つの伝導率センサー、(b)リン脂質お よびカルシウムイオンを含む少なくとも一つの試薬混合物、(c)血液試料をセン サーおよび試薬と接触していない状態に保持するための試料容器、(d)試薬が血 液試料に接触し凝固を促進するように、好ましくは実質的に往復運動をしてセン サーを通る血液試料の少なくとも一部を置き換えるために、試料容器中の血液試 料に可逆的に圧力を与えるためのポンプ手段。 本発明のさらにもう一つの目的は、以下のものを含む、血液線溶検査を行うた めの装置の開示に関する。(a)センサーを通る血液試料の置き換えを感知する少 なくとも一つのセンサー、(b)血液試料の全部または一部の凝固を促進すること ができる少なくとも一つの試薬、(c)血液試料をセンサーおよび試薬と接触して いない状態に保持するための試料容器、(d)試薬が血液試料に接触し全部または 一部が凝固した試料を提供するように、好ましくは実質的に往復運動をしてセン サーを通る血液試料の少なくとも一部を置き換えるために、試料容器中の血液試 料に可逆的に圧力を与えるためのポンプ手段。該ポンプ手段はさらに、線溶が進 行し全部または一部が凝固した全血の粘性が低くなり、好ましくは実質的に往復 運動をしてセンサーを通る溶解した血液試料の少なくとも一部の置き換えの量が 増加するか、またはより大きくなるまで、全部または一部が凝固した全血に可逆 的に圧力をかけ続けることができる。 本発明のカートリッジはさらに、カリブレーション流体を含み、少なくともそ の一部はセンサーの校正をおこなう目的で、センサーを通る。従って、センサー が血液または流体試料の粘性変化を検知するために血液または流体試料が直接セ ンサーに触れる必要がないように、カリブレーション流体は、血液または流体試 料と流体連絡している間、好ましくは実質的に往復運動をしてセンサーを通って 置き換えらうると考えられる。 本発明のさらにもう一つの目的は、以下の段階を含む、流体試料の粘性変化の 分析を行うための方法の開示である。(a)センサーを通る流体試料の置き換えを 感知するセンサー、および流体試料の粘性変化を促進することができる試薬に流 体試料が接触しない状態に保持するための試料容器に、流体試料を入れる段階、 (b)センサーを通る流体試料の少なくとも一部を置き換えるための圧力を、試料 容器内の流体試料に与える段階（なお、好ましくは、流体試料の粘性変化を促す 試薬へと流体試料が接触するように、流体試料が実質的に往復運動するように、 力または圧力は可逆的に与えられる。）、および(c)流体試料の粘性変化を示す ために、センサーを通る流体試料の置き換えを検知する段階。 本発明のさらなる目的は、本明細書において用いられているように、血液線溶 試験を行う方法である。本発明の線溶検査方法はさらに、試料が全部または一部 凝固している場合に、試料の線溶を促進することができる第二の試薬での試料の 処理を含む。このような線溶促進試薬には、組織プラスミノーゲン活性化因子(t PA)、ストレプトキナーゼ、およびウロキナーゼが含まれるが、これらに限定さ れない。 被験者の処理に有用な、線溶促進試薬を選択する方法も開示される。それには 以下の過程が含まれる。(a)(i)センサーを通る流体試料の置き換えを感知するセ ンサー、および流体試料の粘性変化を促進することができる試薬に流体試料が接 触していない状態に保持するための試料容器に、流体試料を入れ、(ii)試料の全 部または一部の凝固を促進する試薬へ試料が接触するように、好ましくは実質的 に往復運動をしてセンサーを通る試料の少なくとも一部を置き換えるように、試 料容器内の試料に可逆的に圧力を与え、(iii)試料が線溶促進試薬と接触する前 または後のある時点において試料を処理し、そして(iv)線溶が進行し全部または 一部が凝固した全血の粘性が低くなり、好ましくは実質的に往復運動をしてセン サーを通る溶解した血液試料の少なくとも一部の置き換えの量が増加するか、ま たはより大きくなるまで、全部または一部が凝固した全血に可逆的に圧力をかけ 続けること、を含む線溶試験を患者から得た血液試料について行う段階、および (b)検査の結果を解釈し、被験者に対して有効な線溶促進薬を決定する段階。 直前に示した試験において、一つまたは複数の型の線溶促進試薬を用いた、一 つ以上の線溶検査を、一つのカートリッジで行うことができる。好ましくは、そ れぞれが異なるプロモーターを有する複数の導管を試料容器に接続する。もちろ ん、同じプロモーターまたは試薬の重複運転を、複数の導管を有する単一のカー トリッジで行うことができる。また、複数の「単一の」検査の結果を比較し、特 定の被験者に対して、効果的な、または必要であれば最も効果的な線溶促進薬を 決定できる。 試料流体中の一つまたは複数の分析対象物の存在または濃度を決定するための 複数の精密センサー、および流体試料の粘性変化を決定するための精密センサー を含む、使い捨ての使い切りカートリッジもまた、本発明に含まれる。 本発明のその他の目的は、特に、以下の好ましい態様の詳細な説明を考慮する ことにより、当業者に明らかになるであろう。発明の概略 図１Aは、本発明のカートリッジのある特定の態様を示す図である。特に1は、 直行して配置した導電率センサーを示している。試料流路を２で示し、試薬チャ ンバーを3で示した。また、試薬はセンサ一部位1の中にあってもよい。空気部分 4も、試薬チャンバーにあってもよい。5は試料蓄積チャンバーを示し、6は封の できる試料口を示す。試料を流路を通って移動させるために圧力をかける膜は、 7で示した。廃液チャンバーは9であり、8は廃液チャンバーの出口を示している 。 図1Bは、図1Aのカートリッジを位相的に示す図である。上記の図1Aで示したの と同様に、カリブレーション流体を10で示した。 図2Aおよび2Bは、(a)膜を加圧すると流体試料が導電率センサーに流れ（セン サーは高導電率を測定する）、(b)膜を減圧すると流体試料が撤退し（センサー は低導電率を測定する）、そして(c)流体試料の動きのサイクルが繰り返され、 試料がセンサー上を振動する、という一連の流れを示す図である。 図3Aは、血液試料の凝固を引き起こす試薬の存在下における典型的な直行型セ ンサー出力を示す図である。図3Bは、血液試料の凝固を引き起こす試薬の存在下 における典型的な平行型センサー出力を図示している。 図4Aおよび4Bは、凝固促進薬の非存在下における、直交型導電率センサーおよ び平行型導電率センサーのそれぞれの代表的な出力信号を示している。 図5Aは、本発明の直角型または直交型導電率センサーの構成を示す図である。 この本発明の特定の態様の右に流路を示している。図5Bは、本発明の典型的な並 行型導電率センサー構成を示している。図5Cは、センサーの最も近い端から最も 遠い端まで電極の距離が変化する、センサー構成の一つの態様を示す。 図6は、本発明の多重センサー、多重試薬、および多重流路の態様の一つの構 成を示す。発明の実施の最良の形態 本発明は、好ましくはカートリッジの形態をとる装置に関し、それは全血の凝 固、凝集、線溶検査および、一般的に、凝固または線溶の機序についての情報を 得るための分析を含む、流体試料の粘性変化についての様々な分析に使用できる 。 イムノアッセイ、アフィニティ化学分析、および生物学的分析を含む、流体試料 の粘性変化を誘導するその他の分析も、本発明のカートリッジおよび方法を用い て実施できる。 従って本発明は、凝固機序に伴う個々の状態を考慮した情報の提供（例えば、 血栓形成、血栓消滅または血栓溶解）、および全体的な状態の洞察の提供に有用 である。さらに本発明は、試料の凝固プロフィールに基づいて血小板多血漿と血 小板乏血漿とを見分けるのに有用である（「Shenaq,S.A．and Saleem,A．in "Ef fective Hemostasis in Cardiac Surgery," Ellison，N.and Jobes,D．R.(Eds.) ,W.B．Saunder Co.(1988)pp．183-193」参照）。本発明はまた、内科医が心肺バ イパス手術をうけた患者の予後を改善するのに有用な情報を提供することができ る。手術後の出血は、このような患者にとって、大きな問題である（「Shenaq a nd Sleem，Ibid．and Keeth，J．etal.，Proc．Am．Acad．Cardiovas．Perfusio n(1988)9:22-25」参照）。 本発明の特定の態様において、流体試料の粘性変化に関する分析を行うための カートリッジが提供される。好ましくは、カートリッジはセンサーを通る試料の 置き換えを感知できるセンサーを含み、最も好ましくは、導電率センサーを含む 。本発明の使用方法に適した導電率センサーは、例えば、参照として本明細書に 含まれる米国特許第5,200,051号に記載されている。図を参照すると、図5Aは、 導電率センサーの一つの配置を示し、センサーの電極が流体試料の流れに対して 直交している。従ってセンサーの信号出力は、液体と空気の導電率が異なるため 、液体が一方または両方のセンサー電極に接触するかしないかによって変化する 。しかし、試料の大部分がセンサーから取り除かれた時に、センサーの表面に液 体が薄く残ることが理解される。この薄く残った液体は、空気よりも有意に低い インピーダンスを有する。従って信号出力は、実際には大部分の試料と薄く覆っ た液体の導電率の違いを反映するだろう。センサー「ウェットアップ(wet-up)」 現象の詳細については、本明細書に参照として含まれる、米国特許第5,112,455 号の開示を参照のこと。 また、センサーの電極を縦に、つまり、図5Bのように流路に対して平行に取り 付けることもできる。この配置では、流体が電極の表面をより多く（より高い導 電率）覆ったり、より少なく（より低い導電率信号出力）覆ったりすることによ り信号出力が変化する。平行配置では、液体は好ましくは、動いている間センサ ーの電極を越えて回収されない。図5Cは、さらに修飾した導電率センサーの遠位 の端を示している。特に、センサーの電極間の距離は、変化しうる。従って、例 えば遠位側の端は電極間に近位側に比べて短い距離をとることができる。このよ うに距離を短くすると、導電率センサーの信号出力が大きく変化し、従って流体 試料がセンサーの遠位側に届いたことを検出しやすくなる。この説明において、 「近位側(proximal)」とは、流体源または試料容器に近いことを意味する。 平行配置では、より大きい流路を提供でき、そこで流体試料はセンサーに接触 する。従って幅広い「トリガー(triggering)」窓をつくることができ、その窓は 異なる試料の伝導率と関連した多様性（すなわち、一人の被験者から異なる時間 に採取した試料、または異なる個体から採取した試料の多様性）を提供すること ができる。 別の表現をすると、直交型電極配置からの信号出力は、実質的に二成分が一対 になったかたちで変化し、かなり急激に極端な導電率値に達し、偏る傾向がある 。 対照的に、並列型配置の信号出力は、高導電率の端での値が、試料がセンサー にかかる長さに応じて上がる、より漸進的なかたちで導電率の変化を示すことが できる。従って、試料の動きの速さおよび位置を適切なアルゴリズムから求める ことができる。それから、この情報を、ポンプの発動作用と関連づけることがで きる。 条件によって、好ましい配置は変化しうる。従って、ある場合には直交配置の 空間的な経済性が重要になり、別の場合には平行配置の高い感度または使い易さ が重要になる。 試料流体の流れに対する電極自体の相対的な配置の他は、電極の次元および間 隔を特定の適用の必要に応じて変えられる。例えば、はじめの流体の接触から離 れた側の端は、電極間の距離がかなり短くなるように工夫することができる（図 5Cを参照）。流体がセンサーの遠位側に接触すると、電極の導電率が著明に減少 し、従って、流体試料がセンサーの遠位側に到達した際のより正確な測定が可能 になる。さらに、より複雑な多重検査カートリッジのデザインが考えられる。例 えば図6は、それぞれがセンサーおよび異なる試薬を有するが、一つの膜振動器 しか必要ではない複数の導管を示している。 血栓形成、凝固、または粘性変化をする試料流体の一部は、試料流体の粘性変 化を感知するセンサーに直接に接触する、すなわち直接覆う必要がないというこ とを指摘しておかなければならない。試料流体が、センサーと流体連絡している ことのみが必要である。「流体連絡(fluid communication)」とは、対象となる 第一の成分、例えば血液試料が、接触セグメントの一部を形成し、そのある部分 はセンサー、例えば導電率センサーと接触することを意味する。そうして第一の 成分の物理的な変化がセンサーに接触している接触セグメントの一部に連絡する 、または影響を与える。従って、接触セグメントの全ての部分は、膜の加圧およ び減圧に反応して動かなければならない。例えば接触セグメントは、(i)カリブ レーション流体、(ii)第一エアポケット、(iii)血液試料、および(iv)第二エア ポケットという4つの部分からなる。第二エアポケットは血液試料と膜を隔てる 。このような接触セグメントは、膜にかけられる様々な圧力の変化に応じて全体 として移動する。ところが「流体連絡」はさらに、全セグメントの振動の速さが 、全セグメントのうちの最も粘性の高い成分または一部に支配されることを意味 する。上記のセグメントの場合に、最も粘性の高い部分は、粘性が変化した血液 試料であることが最も好ましい。 従ってセンサー電極から少し離れた位置に血栓が形成されるが、それでもなお 、ある流体がセンサーと物理的に接触しており、凝固した流体と「流体連絡」し ているかぎり、血栓形成は全セグメントの振動数または振幅の変化に影響を与え る。上記の例では、カリブレーション流体がセンサー電極上にあり、凝固血液が 膜に近い側にある。しかし凝固現象に関する情報は、センサー電極上の全セグメ ントの運動、好ましくは往復運動の変化によってリレーされる。上記のように、 直接センサー電極上にある流体はエアポケットによって凝固流体と隔てられる。 エアポケットも加圧の変化に反応できる流体物質であるため、凝固流体または粘 性が変化している流体は、センサーと「流体連絡」している。 本発明の特定の態様において、さらに試料容器をセンサーへと接続する導管を 少なくとも一つ含むカートリッジが考えられる。もう一つの態様において、カー トリッジはさらに少なくとも二つの試料容器へと接続する導管を含み、その導管 のうちの少なくとも一つがセンサーと接続されている。好ましい導管の配置を図 6に示す。一つまたは複数の流体の粘性変化を促進する試薬が、一つまたは複数 の導管内に位置する。 本発明のアッセイは、試料流体の振動数または振幅の変化を感知するセンサー の能力に基づいている。従って、様々な解析が本発明に適用され、実施されうる 。それらには流体凝固検査、流体凝集分析、イムノアッセイ、活性化部分トロン ボプラスチン時間(APTT)、プロトロンビン時間(PT)、および活性化凝固時間(ACT )が含まれるが、これらに限定されない。 上記の多様な検査を行う試薬は、当業者によく知られている。例えば、血液の 凝固を促進する試薬には、カルシウムおよびリン脂質、またはカルシウムおよび 組織トロンボプラスチンが含まれる。ACTの活性化因子には、カオリン、珪藻土 、セライト、微細ガラスなどが含まれる（Jacobs et al.，Laboratory Test Han dbook，Lexi-Comp Inc.，Stow OH（1980）pp.370-371）。 さらに、流体試料への溶解を促進するように、試薬を処方することができる。 このような処方物は、塩類、タンパク質、糖、糖類などの多様な添加物を任意で 加えた、試薬の水溶性または非水溶性の溶液を含む。特定の処方物は、ゼラチン を含有する組成物を含んでもよいし、また、エマルジョンを含んでもよい。 どの場合にも、試薬組成物は、好ましくは試料流体に接触して溶解が促進され るような方法で、本発明のカートリッジに設置される。高純度の物質を溶液から 取り除くことができる。例えば、溶媒を蒸発させて固体試薬を結晶化しうる。生 じた結晶物質は、非結晶物質よりも試料流体に溶解しやすいかもしれない。また 、試薬組成物は、マイクロドロップレット(microdroplets)の列または集まりと してつくられる。試薬の層をつくるその他の方法は、米国特許第5,200,051号に 開示されている方法を含む。なお、その開示全体が、本明細書に参照として含ま れる。 上記のように、本発明の好ましいカートリッジは、試料流体に可逆的に圧力を かけるポンプ手段を含む。より好ましくは、ポンプ手段は試料容器に接続された 、弾力性のある膜を含む。膜の弾力性を保ち、膜の敏速に反復する加圧および減 圧を促進するため、膜に内部ばねまたは内部スポンジを備え付けることができる 。 スポンジは、天然または合成ゴムなどの、適当な、弾力性があって耐久性のある 素材でできている。 本発明の装置は、好ましくは、追加の制御、処理、機構、または測定のための 要素を提供する、外部計測機器への挿入に適用される。このような外部計測機器 は、米国特許第5,096,669号に記載されているような、手に持てる道具でもよい 。なお、その開示全体が本明細書に参照として含まれる。従って、本発明のカー トリッジは、好ましくは外部計測機器に信号を送り、次に膜を加圧および減圧す るプランジャー(plunger)を発動するセンサーを備えている。より好ましくは、 センサーは導電率センサーであり、信号はセンサーの出力に関連していて、出力 が一次予備選択値を下回る場合は、計測機器がプランジャーを発動して膜を加圧 し、出力信号が二次予備選択値を上回る場合は、計測機器がプランジャーを発動 して膜を減圧する。もちろん、一次および二次予備選択値は、同じであってもよ いし、特定の適用の必要に応じて大きく異なってもよい。好ましくは、フィード バック機構は、例えば、凝固検査中に、プランジャーを抑制するのに必要な電気 的な力があるあらかじめ設定された値を越えるだけ十分に試料が凝固したときに 、発動手段が自動的に停止するようなものである。もちろん、線溶検査では、全 部または一部が凝固した試料の溶解が検知されるまでプランジャーが動き続ける 。さらにカートリッジを機械的または電子的に標識し、外部計測機器が異なる検 査を区別できるようにすることができる。 別の態様において、プランジャーの動きを一定速度に保つことができる。この 態様において、生じる信号出力の変化には導電率出力の振幅の減少（例えば、平 行センサー配置において）が含まれ、または試料流体の往復運動の遅れによる振 動数の変化が観察される。 外部計測機器はまた、カートリッジのセンサーと電気的に接触するためのコネ クターを含む（例えば、本明細書に参照として含まれる米国特許第4,954,087号 を参照）。機械の発動を制御するセンサー出力の処理も、本発明によって提供さ れる。 本発明はまた、流体試料の粘性変化の測定を容易にするカートリッジを提供し 、それは以下のものを含む。(a)流体試料で充填されることができ、ハウジング 内の 流体試料の少なくとも一部を排出するために有効な力を流体試料にかけるための 試料排出手段を備え付けたハウジング、(b)ハウジングに含まれ、流体試料との 接触後、流体試料の粘性変化を促進する、少なくとも一つの試薬、(c)ハウジン グ内にあり、流体試料と空気との界面位置が流体試料の置き換えに伴って動くの を観察できる、少なくとも一つの領域。 特に、ハウジング内の領域には、界面の位置を光学的検出手段により測定でき る透明な窓がついている。従って、カートリッジは光検知器を含む検出機器内に 接続または内蔵されている。光検知器は、カートリッジハウジングの片面に取り 付けてもよい。また、光学的検出手段は、光検出器の反対側のハウジングの表面 に取り付けられる光源を任意で含む。しかし、カートリッジハウジングを、小さ い鏡のような反射材を含むように細工できる。その反射材は、入射する光線を光 源のある方向へ反射することができる。従って、特定の態様において、光検出器 は、光源と同じ側にあってもよい。 前述のように、様々な流体試料が本発明により解析されうる。しかし、最も有 利な点は、生物学的流体が全血、ヘパリン処理した血液、クエン酸処理した血液 または血漿のいずれであってもよいことである。しかし本発明のカートリッジは その他の流体にもさらされ、それには少なくとも一部がセンサー上を置き換えら れ、センサーの出力を校正するカリブレーション流体が含まれる。すでに述べた ように、カリブレーション流体は実質的に往復運動でセンサーを通って置き換え られ、血液または流体試料と流体連絡しているため、血液または流体試料が直接 センサーに接触しないようになっている。 本発明のその他の局面によると、モジュールデザインのカートリッジは、カー トリッジの少なくとも一つの要素がモジュール方式で取り付けられたり、取り外 されたりする。特に、その要素は好ましくは試料容器である。従って、カートリ ッジから取り外すことができる試料容器が、試料流体、例えば全血を収集するの に使用されうる。例えば、試料容器に毛細管および、フィンガースティックまた はバキュテナー(Vacutainer^TM)からの血液を収集するために用いられうる試料貯 蔵槽を備え付けることができる。また、試料貯蔵槽は、カニューレから血液を受 け取る真空密閉貯蔵槽を含んでもよい。そして試料容器をカートリッジに接続し 、 その中に貯えられている血液試料をハウジングの試料置き換え手段によって置き 換えるようにする。モジュールの試料容器がカートリッジに接続されると、外部 計測機器が解析を開始する。 本発明は、同様に、以下の過程を含む流体試料の粘性変化を分析する方法に関 する。(a)それを通る流体試料の置き換えを感知するセンサー、および流体試料 の粘性変化を促進することができる試薬に接していない状態に流体試料を保持す るための試料容器に流体試料を入れ、(b)試薬が流体試料に接触しその粘性変化 を促進するように、好ましくは実質的に往復運動をしてセンサーを通る流体試料 の少なくとも一部を置き換えるために、試料容器内の流体試料に対して可逆的に 圧力を与え、(c)流体試料の粘性変化を示すために、センサーを通る流体試料の 置き換えを検知すること。解析の段階のほとんど、好ましくは試料の保持および 置き換え段階は、試料容器、センサー、および試料またはカリブレーション流体 に可逆性の圧力をかけるポンプ手段を含むカートリッジで行われる。 本発明の装置について上述したように、本発明の方法は、典型的には全血のよ うな液体である試料流体の粘性変化を含む、多数の検査操作を行うことができる 。従って、本発明の方法は、下記のものを含む検査に適しているが、これらに限 定されない。流体凝固検査、流体凝集解析、イムノアッセイ[（例えば、テオフ ィリン、ジゴキシン、フェニトイン、チロキシン、コカインおよびアンフェタミ ンなどの治療に用いられたり、誤用されたりする薬物のような小さい分子、ペプ チド、オリゴペプチド、ポリペプチド（例えば、タンパク質またはグロブリンIg AIgG IgM）、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド（例え ば、ヌクレオチドアナログ、特定のDNAまたはRNA配列、特定の遺伝子）のような 生体分子、ならびに糖、オリゴ糖、および多糖（例えば、組織の構造要素または 糖タンパク質の一部として）の存在を検査するためのイムノアッセイ]、活性化 部分トロンボプラスチン時間(APTT)、プロトロンビン時間(PT)、部分トロンボプ ラスチン時間(PTT)、トロンビン凝固時間(TCT)、または活性化凝固時間(ACT)。 本発明の特定の一態様により、全血の線溶検査を行う方法が開示され、それは 以下を含む。(a)それを通る試料の置き換えを感知するセンサー、および試料の 凝固を促進することができる試薬に接していない状態に流体試料を保持するため の 試料容器に流体試料を入れ、(b)試薬が流体試料に接触しその粘性変化を促進す るように、好ましくは実質的に往復運動をしてセンサーを通る流体試料の少なく とも一部を置き換えるために、試料容器内の流体試料に対して可逆的に圧力を与 え、(c)線溶が起こって全部または一部が凝固した全血の粘性が低くなり、好ま しくは往復運動をしてセンサーを通る血液試料の少なくとも一部の置き換えの量 が増加するかまたはより大きくなるまで、全部または一部が凝固した血液試料に 可逆的に圧力をかけ続けること。 本発明の線溶検査においては、試料流体が全部または一部が凝固している場合 に線溶を促進することができる第二の試薬で試料流体を処理する。典型的に血液 である試料流体の凝固または血栓形成を促す試薬に、実際に試料流体が接触する 前または後のいずれかの時点で、試料流体を線溶促進試薬に晒す。多くの線溶促 進試薬が使用されうる。それらには組織プラスミノーゲン活性化因子(tPA)、ス トレプトキナーゼ、およびウロキナーゼなどが含まれる。 本発明はまた、特定の被験者の治療に有用な線溶促進薬を選択する方法にも適 用される。一つまたは複数の線溶促進薬を使用した治療に対して個体が異なる反 応を示すことがあるため、どの線溶促進薬の組み合わせに対して特定の個体が最 もよく反応するかを予知できる検査が存在することは非常に有用である。従って 、本発明によって以下の段階を含む方法が開示される。(a)(i)センサーを通る流 体試料の置き換えを感知するセンサー、および流体試料の粘性変化を促進するこ とができる試薬に流体試料が接触していない状態に保持するための試料容器に、 流体試料を入れ、(ii)試料の全部または一部の凝固を促進する試薬へ試料が接触 するように、好ましくは実質的に往復運動をしてセンサーを通る試料の少なくと も一部を置き換えるように、試料容器内の試料に可逆的に圧力を与え、(iii)試 料が線溶促進試薬と接触する前または後のある時点において試料を処理し、そし て(iv)線溶が進行し全部または一部が凝固した全血の粘性が低くなり、好ましく は実質的に往復運動をしてセンサーを通る溶解した血液試料の少なくとも一部の 置き換えの量が増加するか、またはより大きくなるまで、全部または一部が凝固 した全血に可逆的に圧力をかけ続けること、を含む線溶試験を患者から得た血液 試料について行う段階、(b)一つまたは複数の異なる線溶促進試薬を用いて、一 回また は複数回、段階(a)の線溶試験を繰り返す段階、および(c)検査の結果を比較し、 被験者に対して最も有効な線溶促進薬を決定する段階。 本発明の装置および方法は、最も好ましくは、試験の条件の間、最適温度で保 管または維持されることに注意しなければならない。例えば、PT試薬のように、 ある種の試薬は温度に感受性である。従って、温度感受性の試薬を含むカートリ ッジを長く保管するには、好ましくは装置を乾燥状態で4℃で保管する。さらに ある試薬組成物は、安定で溶解性の高いゼラチンマトリクスに試薬を混ぜたりす ることで、有用性が増す。検査の間、カートリッジも、例えば、生理的温度、好 ましくは37℃±0.1℃に維持する。 本発明をさらに下記の特定の実施例で説明するが、その詳細な記述は、本発明 をなんらかの特定の様式に制限するものではない。実施例 PT検査カートリッジ 導電率センサーを用いた、PT検査を実施するのに適したカートリッジを以下に 開示する。 トロンボプラスチンおよびカルシウムを含む、シグマPT試薬を蒸留脱イオン水 に溶解し、シリンジを使用して手作業で図1Aのようにカートリッジ上部の流路お よび空気セグメント領域に投入し、血液保持チャンバーには入れずにおいておく 。試薬が乾燥した後、カートリッジ上部と下部をあわせる。図1Bは、図1Aに図示 されている図を位相的に示す図である。 次に、クエン酸処理した全血を血液保持チャンバーに導入し（つまり、試薬と 接触していない）、図2に示しているように、手で前へ進め、くり返し膜を通過 させてセンサー領域上で振動させる。はじめは、目で見て明らかなように、血液 は溶解し試薬と混ざるにつれて動きやすくなる。しかし、試薬との最初の接触の 直後に、血液が凝固する。さらに膜に圧力をかけてもセンサー領域の血液は動か ない。それは、全血試料の粘性がかなり変化したためである。いくつかのカート リッジを同様に調べると、全て上記と同様の結果を与えた。血栓形成は、導電率 センサーを使用し、アナライザーを接続してカートリッジを操作することにより 効 率よく検知できる。イリジウム電極がセンサーに選択されるが、金やプラチナな どの他の貴金属も使用できる。銀も電極として使用できるだろう。アナライザ（ つまり、外部計測機器）のプランジャー要素によって膜の加圧および減圧を制御 する導電率センサー出力を使用し、血液を導電率センサー上で振動させる。血液 が両方の導電率電極を覆うと、低インピーダンスが観察され、プランジャーの撤 退、膜の減圧を引き起こす。血液が後方に下がるか、または電極から撤退される と、高インピーダンスが観察され、プランジャーを下方に動かし、膜を加圧する 。この方法では、血液は導電率センサー上を実質的に往復運動する。 前述のように、膜を一定の速さで加圧および減圧することもできる。 上記のように準備したいくつかのカートリッジをアナライザーで検査し、導電 率センサーの出力を記録した。図3A（直交配列）および図3B（平行配列）は、凝 固を促進する試薬が存在する場合の、典型的な出力を示している。図4A（直交） および図4B（平行）は、試料流体が凝固を促進する試薬に晒されていない場合の 典型的な出力を示している。 これらおよびその他の実験によりAPTT、ACT、PTT、TCTおよび線溶のような、 他の解析方法が行われ、それらは、血液試料の振動数、振動の位相または振幅の 、動き、停止または変化をモニターし、それにより凝固していない血液（または 溶解した血液）と凝固した血液とを区別するのに導電率センサーが用いられうる 、という本発明の本質的な特徴を示す。「振動の位相(phase of oscillation)」 とは、プランジャーの発動と、その結果決まるセンサー上の流体試料の位置との 位相の差を意味する。さらに、これらの実施例から、信号出力フィードバック方 法によって、実際に血栓を形成する前の試料流体の、微妙な粘性変化を感知する ことが可能であることが示された。弾力性のある膜の形態をとるポンプ手段を含 むカートリッジは、導電率センサー上の全血試料の振動を制御できることが示さ れた。そして、凝固促進薬または線溶促進薬である、必要な試薬は、カートリッ ジに備え付けられた後も活性を保持する。これらの試薬は結果的に、制御を受け ながら全血試料に溶解し、混和される。血液凝固／線溶検査用精密使い切りカートリッジ 「i-STAT Corporation，Princeton，N.J．08540」より入手される「i-STAT 6+ カートリッジ」を、平行配置の導電率センサーおよび全血の凝固を促進する試薬 を含むように細工した。試料容器と導電率センサーとを接続する導管に試薬を便 利なように投入する。 さらに、線溶促進薬も、線溶検査に用いるこれらのカートリッジの導管に投入 する。 弾力性のある膜が、カートリッジの袋状部分として使用され、任意で内部ゴム スポンジを膜内に挿入する。 このカートリッジへの追加の修飾は、多重導管、導電率センサーの追加、およ び異なる凝固促進薬および／または線溶促進薬を含む。センサー機器の精密製作 の詳細については、本明細書に参照として含まれる米国特許第5,200,051を参照 のこと。前述の特定の実施例は、本発明の動作成分を説明した。特に説明されて いない本発明のその他の態様は、当業者に明白であるが、本発明の範囲および主 旨に含まれることが理解される。前述の特定の実施例はいかなる意味においても 本発明を制限するものと認識されてはならず、本発明は、後述の請求の範囲によ ってのみ規定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 33/53 0276−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｚ 33/86 0276−2Ｊ 33/86 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ゼリン マイケル ピー. アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ブルッ クリン アーカンサス ドライブ 225

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．以下のものを含む、流体試料の粘性の変化を測定するカートリッジ： (a) 流体で充填することができ、該流体試料に力をかけて、ハウジング内で該流 体試料の少なくとも一部を置き換える、試料置き換え手段を備え付けることがで きる、ハウジング、 (b) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料と接触した後、該流体試料の粘性変化 を促進することができる、少なくとも一つの試薬、 (c) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料の置き換えを感知できる、少なくとも 一つの感知手段。 ２．ハウジングに一つまたはそれ以上の機械的、電気的、または光学的な機器を 取り付ける、一つまたはそれ以上の接続手段が該ハウジングに備え付けられてい る、請求の範囲１記載のカートリッジ。 ３．一つの機器が外部計測機器を含む、請求の範囲２記載のカートリッジ。 ４．一つの機器が、該ハウジングを流体試料で充填できる試料保持手段を含む、 請求の範囲２記載のカートリッジ。 ５．試料保持手段が流体サンプリング手段を含む、請求の範囲４記載のカートリ ッジ。 ６．ハウジングにおいて必須の部分を構成する試料保持手段をさらに含む、請求 の範囲１記載のカートリッジ。 ７．試料保持手段が、感知手段および試薬と接触しないように流体試料を保持す る、請求の範囲６記載のカートリッジ。 ８．試料置き換え手段がハウジングにおいて必須の部分を構成するポンプ手段を 含む、請求の範囲１記載のカートリッジ。 ９．試料置き換え手段が流体試料に力を加えることができ、該流体試料の少なく とも一部が感知手段を通って置き換えられる、請求の範囲１または８記載のカー トリッジ。 10．力が可逆的であり、流体試料の少なくとも一部が、実質的に往復運動をして 、該感知手段を通って前後に置き換えられる、請求の範囲９記載のカートリッジ 。 11．置き換えによって流体試料が試薬に接触する、請求の範囲１または８記載の カートリッジ。 12．感知手段が、流体の電気的変化を感知できる、請求の範囲１記載のカートリ ッジ。 13．感知手段が、気体と液体との間の界面の位置を感知できる、請求の範囲１記 載のカートリッジ。 14．液体が流体試料またはカリブレーション剤（calibrant）である、請求の範 囲13記載のカートリッジ。 15．感知手段が、導電率センサーを含む、請求の範囲12記載のカートリッジ。 16．感知手段が微細形成されている、請求の範囲12、13、または15いずれかに記載 のカートリッジ。 17．感知手段が導電率センサーを含む、請求の範囲16記載のカートリッジ。 18．感知手段が対になった金属電極を含む、請求の範囲17記載のカートリッジ。 19．金属電極が、金、プラチナ、およびイリジウムからなる群から選択される貴 金属である、請求の範囲18記載のカートリッジ。 20．電極対が実質的に流体試料の流れに平行に配置される、請求の範囲18記載の カートリッジ。 21．該電極対が実質的に流体試料の流れに直交して配置される、請求の範囲18記 載のカートリッジ。 22．電極対の電極間の距離が可変である、請求の範囲18記載のカートリッジ。 23．センサーの遠位側の該電極対の間の距離が、該センサーの近位側の距離に比 べて実質的に短い、請求の範囲22記載のカートリッジ。 24．流体試料が血液および血漿からなる群から選択される、請求の範囲１記載の カートリッジ。 25．血液が全血または抗凝固処理された血液である、請求の範囲24記載のカート リッジ。 26．血液がヘパリン処理またはクエン酸処理された血液である、請求の範囲24記 載のカートリッジ。 27．試薬が凝固検査用である、請求の範囲１記載のカートリッジ。 28．試薬が、プロトロンビン時間(PT)、部分トロンボプラスチン時間(PTT)、活 性化部分トロンボプラスチン時間(APTT)、トロンビン凝固時間(TCT)、活性化凝 固時間(ACT)、および線溶検査からなる群から選択されるアッセイに用いられる 、請求の範囲27記載のカートリッジ。 29．以下のものを含む試料の粘性位変化を測定するカートリッジ： (a) 流体で充填されており、該流体試料に力を加えてハウジング内において該流 体試料の少なくとも一部を置き換えるポンプ手段を備え付けることができる、ハ ウジング、 (b) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料と接触した後、該流体試料の粘性変化 を促進することができる、少なくとも一つの試薬、 (c) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料の置き換えを感知できる、感知手段。 30．以下のものを含む流体試料の粘性位変化を測定するカートリッジ： (a) (i)流体試料で充填できる、試料保持手段、および(ii)該試料保持手段内の 該流体試料に力をかけ、該流体試料の少なくとも一部を該ハウジング内に置き換 えることができるポンプ手段、が備えられているハウジング、 (b) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料と接触した後、該流体試料の粘性変化 を促進することができる、少なくとも一つの試薬、 (c) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料の置き換えを感知できる、少なくとも 一つの感知手段。 31．流体試料を感知手段に接続する少なくとも一つの導管をさらに含む、請求の 範囲29または30記載のカートリッジ。 32．試薬が導管内に位置する、請求の範囲31記載のカートリッジ。 33．少なくとも２本の導管が流体試料に接続され、その導管の少なくとも一つが 感知手段に接続されている、請求の範囲31記載のカートリッジ。 34．同じ試薬がそれぞれの導管に位置している、請求の範囲33記載のカートリッ ジ。 35．異なる試薬がそれぞれの導管に位置している、請求の範囲33記載のカートリ ッジ。 36．感知手段が導電率センサーを含む、請求の範囲29または30記載のカートリッ ジ。 37．感知手段が流体試料の振動数、振幅、およびその変化を感知できる、請求の 範囲29または30記載のカートリッジ。 38．測定が流体凝固検査を含む、請求の範囲30記載のカートリッジ。 39．測定が流体凝集検査を含む、請求の範囲30項記載のカートリッジ。 40．測定がイムノアッセイを含む、請求の範囲30記載のカートリッジ。 41．測定が活性化部分トロンボプラスチン時間(APTT)に関する、請求の範囲30記 載のカートリッジ。 42．測定がプロトロンビン時間(PT)に関する、請求の範囲30記載のカートリッジ 。 43．測定が活性化凝固時間(ACT)に関する、請求の範囲30記載のカートリッジ。 44．試薬がカルシウムおよびリン脂質を含む、請求の範囲41記載のカートリッジ 。 45．試薬がカルシウムおよび組織トロンボプラスチンを含む、請求の範囲42記載 のカートリッジ。 46．試薬が、カオリン、珪藻土、セライト、微細ガラス、またはそれらの混合物 からなる群から選択される粒子物質を含む、請求の範囲43記載のカートリッジ。 47．試薬が流体試料においての溶解が促進されるように処方される、請求の範囲 30記載のカートリッジ。 48．処方物が流体試料においての試薬の溶解を促進する添加物を含む、請求の範 囲47記載のカートリッジ。 49．添加物が、塩類、ゼラチン、および糖類からなる群から選択される、請求の 範囲48記載のカートリッジ。 50．試薬が、ハウジング内に、流体試料における溶解が促進される様式で投入さ れる、請求の範囲30記載のカートリッジ。 51．試薬がマイクロシリンジから微細滴として投入される、請求の範囲50記載の カートリッジ。 52．ポンプ手段が試料保持手段と流体連絡を有している弾力性のある膜を含む、 請求の範囲29または30記載のカートリッジ。 53．膜にばねが備え付けられていて、該膜が敏速に加圧および減圧を繰り返すこ と促進する、請求の範囲52記載のカートリッジ。 54．膜内部にスポンジが備え付けられていて、該膜が敏速に加圧および減圧を繰 り返すことを促進する、請求の範囲52記載のカートリッジ。 55．感知手段が外部計測機器に信号を送り、プランジャーを発動して膜を加圧ま たは減圧する、請求の範囲29または30記載のカートリッジ。 56．感知手段が導電率センサーであり、信号が該センサーの導電率出力に関し、 出力が一次予備選択導電率値を下回ると該計測機器が該プランジャーを発動して 該膜を加圧し、出力が二次予備選択導電率値を越えると該計測機器が該プランジ ャーを発動して該膜を減圧する、請求の範囲55記載のカートリッジ。 57．一次および二次予備選択値が同じである、請求の範囲56記載のカートリッジ 。 58．流体試料が生物学的流体を含む、請求の範囲29または30記載のカートリッジ 。 59．生物学的流体が、全血、抗凝固処理した血液および血漿からなる群から選択 される、請求の範囲58記載のカートリッジ。 60．以下のものを含む血液検査をおこなうカートリッジ： (a) (i)血液試料で充填できる、試料保持手段、および(ii)該試料保持手段内の 該血液試料に力をかけ、該血液試料の少なくとも一部を該ハウジング内に置き換 えることができるポンプ手段、が備えられているハウジング、 (b) 該ハウジング内に含まれ、該血液試料と接触した後、該血液試料の粘性変化 を促進することができる、少なくとも一つの試薬、 (c) 該ハウジング内に含まれ、該血液試料の置き換えを感知でき、該血液試料に 可逆的に力をかけ、該血液試料が実質的に往復運動し、該血液試料の少なくとの 一部がセンサーを通って前後に置き換えられるようにするポンプ手段を含む導電 率センサーを含む少なくとも一つの感知手段。 61．検査がプロトロンビン時間を提供し、試薬がトロンボプラスチンおよびカル シウムイオンを含む混合物である、請求の範囲60記載のカートリッジ。 62．検査が活性化部分トロンボプラスチン時間を提供し、試薬がリン脂質および カルシウムイオンを含む混合物である、請求の範囲60記載のカートリッジ。 63．検査が線溶検査を含み、試薬が血液試料の凝固または一部凝固を促進するも のである、請求の範囲60記載のカートリッジ。 64．線溶によって、凝固したまたは一部凝固した血液試料の粘性が低くなり、該 溶解血液の少なくとも一部がセンサーを通り置き換えられる量が増加するまで、 凝固したまたは一部凝固した血液試料に可逆的に力を負荷し続けることができる ポンプ手段を有する、請求の範囲63記載のカートリッジ。 65．さらに、ハウジング内に含まれ、少なくとも一部がセンサーを通って置き換 えられ、該センサーを校正するカリブレーション流体を含む、請求の範囲第1、29、 30または60いずれかに記載のカートリッジ。 66．カリブレーション流体が流体または血液試料と流体連絡しており、該流体ま たは血液の置き換えによって該カリブレーション流体の少なくとも一部がセンサ ーを通過して置き換えられる、請求の範囲65記載のカートリッジ。 67．カリブレーション流体が実質的に往復運動してセンサーを通って前後に置き 換えられる、請求の範囲66記載のカートリッジ。 68．カートリッジの少なくとも一つの要素がモジュール方式で取り付けまたは取 り外される、請求の範囲1、29、30または60いずれかに記載のカートリッジ。 69．試料保持手段がモジュール方式で取り付けまたは取り外される、請求の範囲 30または60記載のカートリッジ。 70．試料保持手段が、該流体または血液試料を採取するためにカートリッジから 取り外されて使用される、請求の範囲69記載のカートリッジ。 71．以下のものを含む流体試料の粘性変化を測定する方法： (a) 流体試料でハウジングを充填すること（なお、該ハウジングは、(i)該流体 試料に力をかけ、該流体試料の少なくとも一部が該ハウジング内に効果的に置き 換えられる、試料置き換え手段を備えていて、(ii)該流体試料と接触した後、該 流体試料の粘性変化を促進することができる、少なくとも一つの試薬を該ハウジ ング内に含み、そして(iii)該流体試料の置き換えを感知できる、少なくとも一 つの感知手段を該ハウジング内に含む。）、 (b)該流体試料に該力をかけて、該試薬が該流体試料と接触して該流体試料の少 なくとも一部が該感知手段を通過して置き換えられるようにすること、 (c)該感知手段を通過した該流体試料の粘性変化を感知すること。 72．試料置き換え手段がポンプ手段を含む、請求の範囲71記載の方法。 73．流体試料の少なくとも一部が、実質的に往復運動して該感知手段を前後に置 き換えられるように、力が可逆的にかけられる、請求の範囲71記載の方法。 74．測定が、プロトロンビン時間(PT)、部分トロンボプラスチン時間(PTT)、活 性化部分トロンボプラスチン時間(APTT)、トロンビン凝固時間(TCT)、活性化凝 固時間(ACT)、および線溶検査からなる群から選択される検査に利用される、請 求の範囲71記載の方法。 75．測定が外部計測機器にリレーされている、請求の範囲71記載の方法。 76．測定がプランジャーを備え付けた外部計測機器にリレーされ、ポンプ手段が 流体試料を感知手段を通って実質的に往復運動させ置き換えられるように作動さ せるプランジャーを、該感知手段の出力に反応して計測機器によって発動する、 請求の範囲72記載の方法。 77．流体試料が血液または血漿である、請求の範囲71記載の方法。 78．測定がイムノアッセイに利用される、請求の範囲71記載の方法。 79．イムノアッセイで薬物の存在を検査する、請求の範囲78記載の方法。 80．薬物が治療薬または乱用される物質である、請求の範囲79記載の方法。 81．薬物が、テオフィリン、ジゴキシン、フェニトイン、チロキシン、コカイン およびアンフェタミンからなる群から選択される、請求の範囲79記載の方法。 82．イムノアッセイでペプチド、オリゴペプチドまたはポリペプチドの存在を検 査する、請求の範囲78記載の方法。 83．イムノアッセイでヌクレオチド、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチ ドの存在を検査する、請求の範囲78記載の方法。 84．イムノアッセイで単糖、オリゴ糖または多糖の存在を検査する、請求の範囲 78記載の方法。 85．ポンプ手段が弾力性のある膜を含む、請求の範囲72記載の方法。 86．フィードバック系が感知手段の出力とプランジャーの発動を関連付ける、請 求の範囲76記載の方法。 87．感知手段が流体試料の振動数、振幅およびそれらの変化を感知できる、請求 の範囲71記載の方法。 88．振動数、振幅およびその変化が時間の関数として感知手段の出力に反映され る、請求の範囲87記載の方法。 89．感知手段が導電率センサーを含む、請求の範囲71記載の方法。 90．センサーが平行に配置される、請求の範囲89記載の方法。 91．センサーが直交するように配置される、請求の範囲89記載の方法。 92．下記のものを含む血液線溶検査を行う方法： (a) 血液試料でハウジングを充填すること（なお、該ハウジングは、(i)該血液 試料に力をかけ、該血液試料の少なくとも一部が該ハウジング内に効果的に置き 換えられる、試料置き換え手段を備えていて、(ii)該血液試料と接触した後、該 血液試料の粘性変化を促進することができる、少なくとも一つの試薬を該ハウジ ング内に含み、そして(iii)該血液試料の置き換えを感知できる、少なくとも一 つの感知手段を該ハウジング内に含む。）、 (b)該血液試料に力をかけて、該試薬が該血液試料と接触して該血液試料の少な くとも一部が該感知手段を通って置き換えられるようにすること、 (c) 該感知手段を通過した該血液試料の粘性変化を感知すること、 (d) 線溶によって、凝固したまたは一部凝固した血液試料の粘性が低くなり、該 溶解血液の少なくとも一部がセンサーを通り置き換えられる量が増加するまで、 凝固したまたは一部凝固した血液試料に可逆的に力をかけ続けること。 93．血液試料が凝固した場合に、該血液試料の線溶を促進することができる、第 二の試薬で該血液試料を処理することをさらに含む、請求の範囲92記載の方法。 94．第二の試薬が、組織プラスミノーゲン活性化因子(tPA)、ストレプトキナー ゼ、およびウロキナーゼからなる群から選択される、請求の範囲93記載の方法。 95．それぞれ異なる第二の試薬を使用した、別個の線溶検査の結果を比較して最 も有効な試薬を決定する、請求の範囲92または93記載の方法。 96．以下のものを含む流体試料の粘性変化の測定を容易にするカートリッジ： (a) 流体で充填され、流体試料に力をかけて、ハウジング内に該流体試料の少な くとも一部を置き換える、試料置き換え手段を備え付けることができる、ハウジ ング、 (b) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料と接触した後、該流体試料の粘性変化 を促進することができる、少なくとも一つの試薬、 (c) 該ハウジング内に含まれ、該流体試料と空気との界面を、該流体試料の置き 換えに伴う該界面の動きとしてモニターする、少なくとも一つの領域。 97．領域が透明な窓を含み、そこから界面の位置が光学的感知手段によって測定 される、請求の範囲96記載のカートリッジ。 98．光学的感知手段が、ハウジングの片側に位置する光感知器を含む、請求の範 囲97記載のカートリッジ。 99．光学的感知手段が、さらに、該ハウジングの光感知器の反対側に位置する光 源を含む、請求の範囲98記載のカートリッジ。 100．透明窓に反射物質が備え付けられていて、界面の位置が光感知器およびハ ウジングの同じ側に位置する光源を含む光学的手段で測定される、請求の範囲97 記載のカートリッジ。 101．反射物質が鏡を含む、請求の範囲100記載のカートリッジ。