(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、電気化学セル内の流体の電気特性を監視し、流体は外部から印加される場の影響によって移動し得る粒子を含み、外部場により誘発された粒子の動きに起因する電気特性の変化を観察し、観察する電気特性の大きさの変化から流体の物理的状態の変化を推測する方法である。【選択図】図１
2009544031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、
電気化学セル内の該流体の電気特性を監視し、該流体は外部から印加される場の影響によって移動し得る粒子を含み、
外部場により誘発された粒子の動きに起因する電気特性の変化を観察し、
観察する該電気特性の大きさの変化から該流体の物理的状態の変化を推測する方法。
【請求項２】
前記流体は前記電気化学セルの電極において酸化または還元が可能な少なくとも１つの可溶性の電気活性種をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定する前記電気特性は電流測定による電気化学電流である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電気活性種はフェリシアナイド（ferricyanide、ヘキサシアノ鉄（ＦｅＩＩＩ）酸塩）およびフェロシアナイド（ferrocyanide、ヘキサシアノ鉄（ＦｅＩＩ）酸塩）である請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記粒子は外部磁界の変化に応じて動く磁性体である請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記流体は全血または血漿であって、該全血または血漿の物理的状態の変化は凝固によるものである請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子は磁性体であって外部磁界の変化に応じて移動し、前記電気特性は電気化学電流であり、アルゴリズムは磁性粒子の動きに起因する電気化学電流のピークを識別して血液または血漿の凝固時間を判断するように適合されている請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記アルゴリズムは各データ点付近のｎパーセンタイルのデータが所定の閾値を下回るときに基づいて前記凝固時間を規定し、該ｎパーセンタイルは５０から１００パーセンタイルの範囲である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ｎパーセンタイルは約８０パーセンタイルである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルゴリズムは電流のピークの高さを算出し、該ピークの高さが所定の閾値を下回ったときに基づいて前記凝固時間を規定する請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルゴリズムは、任意の時点の電流測定値をｉｔとし、その１つ前の点の電流測定値をｉｔ−１、その２つ前の点の電流測定値をｉｔ−２、その１つ後の点の電流測定値をｉｔ＋１、その２つ後の点の電流測定値をｉｔ＋２としたとき、（ｉｔ−ｉｔ−２）＋（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋２）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）または（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）の計算によって電流のピークの識別を簡単にする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルゴリズムは磁界を変更後の所定時間内に電流のピークが発生したかを判断し、該ピークが所定の閾値を下回るかに基づいて前記凝固時間を規定する請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記電気化学セルは２つの電極を備えるストリップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記２つの電極は互いに平行であって、その間隔は０．０５から０．５ミリメートル、好ましくは０．０７５から０．１５ミリメートル、最も好ましくは０．０９から０．１３ミリメートルである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記２つの電極またはそれ以上の電極を有し、該電極は同一平面上にある請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記２つの電極は電気絶縁層により分離され、該電気絶縁層は切り込んで形成された検体液を受け入れる空洞部とともに、該空洞部に該検体液を導入する入口と、空気を排出する出口とを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ストリップはサンプルに欠如する凝固因子に代わる１つまたはそれ以上の凝固因子をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
メータを使用して流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する装置で、
該装置は２つの電極と流体受入領域とメータ接続領域とを備えるストリップを備え、
該ストリップは該メータ接続領域を介して該メータと接続される装置。
【請求項１９】
前記装置は前記ストリップの前記メータ接続領域において前記電極と電気的に接続するための接続端子を備える前記メータと、前記電極と接する前記流体の電気特性を監視するための回路とをさらに備える請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
流体中の粒子の外部場に対する移動度を該流体と接するストリップを使用して電気化学的に監視する装置で、
該ストリップは複数の電極を有し、
該装置は該ストリップのメータ接続領域において該電極と電気的に接続するための接続端子を備えるメータと、前記電極と接する前記流体の電気特性を監視するための回路とを備える装置。
【請求項２１】
前記装置は前記複数の電極と流体受入領域と前記メータ接続領域とを備えるストリップをさらに備える請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気化学的検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶液中の電極間に電位を印加し溶液中を流れる電流を測定するという電流測定（アンペロメトリ）は電気化学の分野である。印加する電位は一般に、水の電気分解や干渉物の電気化学的検出を防ぐよう十分低く、しかし測定対象から測定可能な信号が得られるよう十分高く保たれる。電位が始めて印加されると、電極の表面近傍にある電気化学伝達物質の濃度が高いため電流は比較的大きいが、その後、電極付近の伝達物質が枯渇し電流が減少する。このとき、バルク溶液から電極への伝達物質の拡散によって消費された伝達物質が補充されるので、電流はゆっくりと減少していく。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
磁性粒子の移動度の変化を検出する電気化学的方法について説明する。粒子の移動度は電気化学セル内の電流のピークで監視することができる。粒子の移動度が変化すると（例えば、液体が固化）、ピークの大きさが変化する。本発明の実施例においては、とりわけ、血液の凝固時間の測定に適用している。本発明の実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法であって、電気化学セル中の流体の電気特性の監視を含み、その流体は外部から印加される場の影響で移動し得る粒子を有し、外部場によって誘発された粒子の動きに起因する電気特性の変化を観察し、観察する電気特性の大きさの変化から流体の物理的状態の変化を推測する方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、電気化学セル内の流体の電気特性を監視し、流体は外部から印加される場の影響によって移動し得る粒子を含み、外部場により誘発された粒子の動きに起因する電気特性の変化を観察し、観察する電気特性の大きさの変化から流体の物理的状態の変化を推測する方法である。
【０００５】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、流体は電気化学セルの電極において酸化または還元が可能な少なくとも１つの可溶性の電気活性種をさらに含む方法である。
【０００６】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、測定する電気特性は電流測定による電気化学電流である方法である。
【０００７】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、電気活性種はフェリシアナイド（ferricyanide、ヘキサシアノ鉄（ＦｅＩＩＩ）酸塩）およびフェロシアナイド（ferrocyanide、ヘキサシアノ鉄（ＦｅＩＩ）酸塩）である方法である。
【０００８】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、粒子は外部磁界の変化に応じて動く磁性体である方法である。
【０００９】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、流体は全血または血漿であって、全血または血漿の物理的状態の変化は凝固によるものである方法である。
【００１０】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、粒子は磁性体であって外部磁界の変化に応じて移動し、電気特性は電気化学電流であり、アルゴリズムは磁性粒子の動きに起因する電気化学電流のピークを識別し血液または血漿の凝固時間を判断するように適合されている方法である。
【００１１】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、アルゴリズムは各データ点付近のｎパーセンタイルのデータが所定の閾値を下回るときに基づいて凝固時間を規定し、ｎパーセンタイルは５０から１００パーセンタイルの範囲である方法である。
【００１２】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、ｎパーセンタイルは約８０パーセンタイルである方法である。
【００１３】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、アルゴリズムは電流のピークの高さを算出し、ピークの高さが所定の閾値を下回ったときに基づいて凝固時間を規定する方法である。
【００１４】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、アルゴリズムは、任意の時点の電流測定値をｉｔとし、その１つ前の点の電流測定値をｉｔ−１、その２つ前の点の電流測定値をｉｔ−２、その１つ後の点の電流測定値をｉｔ＋１、その２つ後の点の電流測定値をｉｔ＋２としたとき、（ｉｔ−ｉｔ−２）＋（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋２）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）または（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）の計算によって電流のピークの認識を簡単にする方法である。
【００１５】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、アルゴリズムは磁界を変更後の所定時間内に電流のピークが発生したかを判断し、ピークが所定の閾値を下回るかに基づいて凝固時間を規定する方法である。
【００１６】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、電気化学セルは２つの電極を備えるストリップを含む方法である。
【００１７】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、２つの電極は互いに平行であって、その間隔は０．０５から０．５ミリメートル、好ましくは０．０７５から０．１５ミリメートル、最も好ましくは０．０９から０．１３ミリメートルである方法である。
【００１８】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、２つの電極またはそれ以上の電極を有し、電極は同一平面上にある方法である。
【００１９】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、２つの電極は電気絶縁層により分離され、電気絶縁層は切り込んで形成された検体液を受け入れる空洞部とともに、空洞部に検体液を導入する入口と、空気を排出する出口とを有する方法である。
【００２０】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、ストリップはサンプルに欠如する凝固因子に代わる１つまたはそれ以上の凝固因子をさらに含む方法である。
【００２１】
本発明の一実施例は、メータを使用して流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する装置で、装置は２つの電極と流体受入領域とメータ接続領域とを備えるストリップを備え、ストリップはメータ接続領域を介してメータと接続される装置である。
【００２２】
本発明の一実施例は、メータを使用して流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する装置で、装置はストリップのメータ接続領域において電極と電気的に接続するための接続端子を備えるメータと、電極と接する流体の電気特性を監視するための回路とをさらに備える装置である。
【００２３】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を流体と接するストリップを使用して電気化学的に監視する装置で、ストリップは複数の電極を有し、装置はストリップのメータ接続領域において電極と電気的に接続するための接続端子を備えるメータと、電極と接する流体の電気特性を監視するための回路とを備える装置である。
【００２４】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を流体と接するストリップを使用して電気化学的に監視する装置で、装置は複数の電極と流体受入領域とメータ接続領域とを備えるストリップをさらに備える装置である。
【００２５】
以下に、添付図面を参照し、本発明のさらなる特徴や効果を本発明における種々の実施形態の構成および動作とともに詳細に説明する。
【００２６】
以下の添付図面を参照しながら、本発明の詳細を多数の実施例を使って説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る２電極電流測定システムおよび処理を示す概略図。
【図２】図２は本発明の一実施例に係る使い捨て型センサの概略を示す斜視図。
【図３】図３は本発明の一実施例に係るメータとストリップの概略を示す斜視図。
【図４】図４は本発明の一実施例に係る常磁性体のビーズ（小粒）を使ったプロトロンビン時間（ＰＴ）検査の凝固反応の一例を示す電流対時間のグラフ。
【図５】図５は本発明の一実施例に係る既知の国際標準化比（ＩＮＲ）の血漿を使ったセンサの校正例を示す既知のＩＮＲ対ＰＴ凝固時間の対数グラフ。
【図６】図６は本発明の一実施例に係るピーク強調変換後のＰＴ検査データの例を示す電流対時間のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示す概略図１００について以下に説明する。外部回路１１６からの電子１１２および１１４が、陰極１０４における電気活性種を還元し、陽極１０２における電気活性種を酸化することにより電流が流れる。電極１０２および１０４間で電気活性種の物質移動（拡散１１０、移動または対流）が起こり、定常電流が流れるようになる。本発明の一実施例において重要なことは、物質移動の移動度が電流の大きさに影響を及ぼし得るということである。
【００２９】
電極１０２および１０４を近接させて配置し、その間の溶液に血液サンプルとフェリシアナイド（ferricyanide、ヘキサシアノ鉄（ＦｅＩＩＩ）酸塩）やフェロシアナイド（ferrocianide、ヘキサシアノ鉄（ＦｅＩＩ）酸塩）のような電気化学伝達物質とを含む場合の一実施例を考察する。低い電圧を印加すると、フェリシアナイド（含、鉄（ＦｅＩＩＩ））は陰極１０４から電子を獲得することによって還元され、フェロシアナイド（含、鉄（ＦｅＩＩ））となる。同様に、フェロシアナイド（含、鉄（ＦｅＩＩ））は、陽極１０２で電子を喪失することによって酸化され、フェリシアナイド（含、鉄（ＦｅＩＩＩ））となる。これにより回路１１６に電流が流れ、その電流は、限定されないが、例えば、電流計１０６を使って測定することができる。電極１０２および１０４で発生する反応により、陽極１０２におけるフェリシアナイドと陰極１０４におけるフェロシアナイドとが相対的に蓄積される結果となる。このとき、電気活性種が電極間で拡散するということがなければ電気化学電流は直にゼロ付近に低下してしまうが、拡散により、伝達物質の拡散の度合いによって制限される定常電流が流れるようになる。この実施例において重要なことは、電極間の溶液の混和をもたらすことにより、電気活性種を再分配して一過性の電流の増加を招くということである。
【００３０】
図１に示す概略図１００は２つの電極１０２および１０４を使った２電極電流測定の実施例を示し、電流計１０６を使って電気化学セル１０８全体としての電流を測定する。回路１１６全体の電流は２つの電極のうちの一方の電極の反応で制限される。この反応を制限する電極は作用電極とも呼ばれる。別の実施例では、さらなる電極と、より複雑な電子回路とを導入し、電気化学セルを別の構成とすることもできる。例えば、作用電極の電位が厳しく管理された３電極システムを使って電流を測定することができる。３電極システムの実施例（不図示）では、作用電極表面からわずかに離れたところの電位を測定するように配置された参照電極を使うことができる。電子回路が感知する参照電極の電圧が作用電極に対して所要の電圧となるように、対極の電位が常に調節される。作用電極周辺の溶液の攪乱は作用電極と対極間の電流を変化することができるので、外部回路で作用電極と対極間の電流を測定する。あるいは、作用電極周辺の溶液が攪乱されたときに一定電流を維持するために使われる対極の電圧の変化を検出するように回路を設計してもよい。本発明における実施例では３電極システムを使うこともできるが、３電極システムの使用は必ずしも必要ではないので、以下の実施例は２電極システムを使って説明する。
【００３１】
物質の物理的状態（例えば、固体、液体、気体など）は重要な特性であることは言うまでもない。液体から固体へ、または固体から液体への変化は、凍結、溶解、重合などの重要な過程と合致し得る。このような変化の監視は、サンプルの容量が少ないときには困難な場合があるが、本発明における実施例はマイクロリットル量の監視に理想的に適合している。特に、血漿の凝固時間の測定は、診断における重要な役割を担っている。
【００３２】
最も一般的な凝固検査のひとつがプロトロンビン時間（ＰＴ）検査である。ＰＴ検査は診断とワルファリン（クマリン（courmarin））療法の監視に使われている。ワルファリンは血栓症（血液凝固）のリスクの高い患者に投与される。ワルファリンの投与量は抗凝固作用の過不足が生じないよう、監視、調節が行われる。現行のガイドラインでは、殆どの場合、国際標準化比（ＩＮＲ）２から３が適正とされているが、特異的な適応症ではより高い範囲で使われることもある。ＩＮＲシステムはワルファリン療法の監視に使われるＰＴ検査の国際標準的な方法である。ＩＮＲシステムでは検査システムを世界保健機構（ＷＨＯ）の国際標準に準拠する標準で校正する必要がある。
【００３３】
典型的な凝固検査は卓上型アナライザを使って行われ、患者の血漿を検査に特化された試薬液と混合し、混合液が固まるまでに掛かる時間を計ることができる。凝固は光学的な濁りの増加、または混合液中の粒子移動の物理的な抵抗の増加により検出することができる。一般に、凝固の監視には視認が可能な微細な磁性粒子が用いられる。周期的に振動する磁界により磁性粒子が移動し得るが、この動きは磁性粒子が固まりの中に閉じ込められると停止する。この粒子の動きを監視する種々の方法が考案されている。従来、ポイントオブケア（point-of-care）型の小型メータを使った光学的な監視方法が用いられてきたが、光学的監視には透明なセンサを必要とし、メータ価格の上昇につながっていた。
【００３４】
本発明の一実施例では電気化学を用いて粒子の移動を監視する。電気化学を用いることは、その他の手段（例、光学的）を用いて粒子の移動を監視したり、電気化学的拡散係数の変化による粘度の変化を検出したりすることとは異なる。つまり、本発明の実施例では、電気活性種の拡散係数を変更するのではなく、作用電極における反応を制限する伝達物質の凝縮を繰り返し攪乱するということである。
【００３５】
電流測定法を固まりの検出に用いることができる。固まり検出方法では、粘度の変化を電気活性種の拡散係数の変化で測定する。しかし、フィブリン塊（フィブリン血栓）は比較的緩い構造の液状間質性の領域を形成し、小さな電気活性種はその間を移動でき得る。従って、固まり検出方法を使った場合、電気活性種の拡散係数の比較的小さな変化の検出が困難なことが多い。それに対し、本発明の一実施例では、実質的にフィブリン塊に閉じ込められた粒子も使い得るので、固まりの進行に対してより高感度となる。
【００３６】
実施例の一例では液体ゲル点を監視する。液体がゲル化すると、液が粒子の動きに抵抗し、粒子の移動によって起こる電気化学電流のピークが低下することになる。これにより、液体ゲル点の監視を血液、血漿、その他の流体の凝固に適用することができる。食品業界におけるゲル形成酵素の分析においても同様の用途があり得る。
【００３７】
別の実施例では、粒子の移動を妨げ得る磁性粒子の表面への連結を検出することができる。例えば、一実施例においては、特定の分子を塗布したビーズ（小粒）は、分子が対応する抗体、抗原、受容体などと結合し移動できなくなる。
【実施例】
【００３８】
（種々の用途の実施例）
本発明の一実施例は、少量のサンプルを使って血液の凝固時間を測定する装置の構成に用いることができる。このような装置はワルファリン療法におけるポイントオブケアまたは家庭での監視に好適である。サンプルの凝固点は反応混合液中の粒子の動きの欠如により検出する。粒子は一般に磁性体または常磁性体で、磁界によって動かされる。粒子の動きは電流制限電極（作用電極）の電流制限電気活性種の凝縮を一時的に増加させ、反応混合液中を流れる電気化学電流の上昇を引き起こすことができる。反応混合液が凝固すると、粒子が動けなくなり、一時的な電流の上昇が発生しなくなる。この粒子の移動が止まる転移点を凝固時間として定義することができる。
【００３９】
特定の実施例においては、例とするセンサは対向する２枚の、限定されないが、例えば、約０．１ミリメートル間隔の電極板を備える。図２は使い捨てセンサ２００の一例を示す。非導電分離板２０５は電極表面２０４および２０６を平行に保ち、その間隔を規定することになる。非導電分離板の形状と電極とでサンプルが入る充填路２０１と検出室２０２との２つの室（図２参照）を規定することになる。充填路２０１は、サンプルを凝固の開始と検出に必要な乾燥試薬を含んだ検出室２０２に運び入れることができる。一実施例においては、特に、凝固試薬（限定されないが、例えば、トロンボプラスチン、蛇毒、接触活性化因子など）、磁性粒子および電気化学的レドックス対（限定されないが、例えば、フェリシアナイド、フェロシアナイドなど）を含むことができる。
【００４０】
使用に際しては、センサ２００であるストリップ（細長片）３０４を、以下に説明するメータ３００に挿入する。挿入によって端子２０３が電気的に接続されて検出室２０２がメータハウジング３０２内に収容され、メータ３００が温度と磁界を制御できるようになる（図３参照）。センサにサンプル（例、血液または血漿）を入れると、サンプルは充填路２０１を介して反応検出室２０２に送られ、トロンボプラスチンや電気化学伝達物質を溶解することができる。実施例のメータ３００では、磁性粒子が検出室内で移動するように、例えば、入力コントロール３０８、３１０を使って磁界を可変する。これにより、電気化学電流にピークを発生させ得るが、サンプルが固まって磁性粒子が動けなくなるとピークが減少しほとんど現れなくなる。
【００４１】
メータ３００は電流の変化を基に凝固時間を算出し、校正情報を使ってその結果を国際標準化比（ＩＮＲ）３１２として、限定されないが、例えば、表示３０６、またはその他の出力装置に通知することができる。一実施例におけるメータは、エラーチェックを行ったり、結果を、限定されないが、例えば、記憶装置に保存したりしてもよい。メータ３００の一例では、限定されないが、例えば、温度、磁界および電圧の制御、ならびに電気化学電流の測定を行うことができる。
【００４２】
図２は実施例における使い捨てのセンサの概略図である。充填路２０１にサンプルが入ると毛細管現象により検出室２０２に移動する。実施例においては、メータは、センサの一端にある端子２０３および２０７を介して電気的に接続する。実施例においては、センサの上部電極端子２０７は上部電極板面２０４の下側にあり、電極板面は分離板２０５のスロット部を覆っている。
【００４３】
図３は実施例におけるメータ３００とストリップ３０１の概略図である。使用にあたり、ストリップ３０１をメータ３００に挿入する。実施例においては、メータ３００は、温度、磁界、電圧などを制御し、結果としての電気化学電流を測定することができる。電流の変化から得られたＩＮＲ値が表示される。実施例のメータ３００は、電気化学電流のピークを検出し、凝固点４０６を規定するのに十分な電流のピークの低下を判断することができる。これには、以下の実施例において説明する方法を含め、多くの方法があり得る。
【００４４】
実施例の一例では、メータは少なくとも２つのピークに亘る極大を算出する。この極大が所定の閾値を下回るとき、凝固点４０６が発生したとすることができる。この方法は、実施例において、限定されないが、例えば、局所８０パーセンタイルまたは最大値以外の閾値を使うことで改善できる。実施例におけるこの方法では、アルゴリズムを外れ値に対して強くすることができる。
【００４５】
このやり方は、常磁性体ビーズを使ったＰＴ検査を行い、磁石を動かして電流の経時変化を見るという図４に示す凝固反応を検査する実施例に使われた。図４は、実施例における凝固反応の一例を示す。センサには乾燥したトロンボプラスチン、常磁性体ビーズ、フェリシアナイド、フェロシアナイドの調合物が含まれている。実施例では、ＩＮＲ既知のクエン酸血漿（INR Calibration plasma、オーストラリア、Life Therapeutics社製）を８．５ミリモル（ｍＭ）の塩化カルシウムと混合し、直後にセンサに取り込んだ。６秒から８０秒の間、磁石をセンサの上下に移動し常磁性体ビーズを動かした。薄い影の細い線は生の電流値を示し、太線はそのデータの局所８０パーセンタイルを示す。この実施例の実験は３７℃に管理されたグローブボックスの中でプロトタイプのセンサとメータを使って行った。
【００４６】
別の実施例では、図５に示すように、ＩＮＲ既知の血漿を用いたセンサを使ってセンサを校正する。図５は、実施例におけるＩＮＲ既知の血漿を使ってセンサを校正する例を示す。実施例では、ＩＮＲ値が示されているＩＮＲ校正用血漿（INR Calibration plasma、オーストラリア、Life Therapeutics社製）を８．５ミリモル（ｍＭ）の塩化カルシウムに混ぜたセンサを３個検査した。ＩＮＲは、ＩＮＲ＝（ＰＴ／ＭＮＰＴ）ＩＳＩ（ＰＴ：患者のＰＴ、ＭＮＰＴ：平均正常ＰＴ、ＩＳＩ：国際感受性指標）の式で定義されているので、ＰＴの対数値とＩＮＲの対数値とを表示すると直線になる筈である。この直線は、傾きが１／ＩＳＩで、Ｙ切片が１０ＭＮＰＴとなる。ＩＳＩは、２ではなく、１に近似であることが特に望ましい。この実験は３７℃に管理されたグローブボックスの中でプロトタイプのセンサとメータを使って行った。
【００４７】
さらに別の実施例では、メータはデータのピークとピーク発生の停止を検出しやすいようにデータを変換する。例えば、データを（ｉｔ−ｉｔ−２）＋（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋２）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）または（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）の関数を使って変換することができる。ここで、ｉｔは任意の時間の点の電流測定値であり、ｉｔ−１はその１つ前の点の電流測定値、ｉｔ−２はその２つ前の点の電流測定値、ｉｔ＋１はその１つ後の点の電流測定値、ｉｔ＋２はその２つ後の点の電流測定値である。この変換によりピークが強調され、基線の傾きが修整される。このやり方による実施例を図６に示す。図６は、実施例における変換されてピークが強調された検査データの一例を示す。図４におけるＩＮＲ＝１．０の血漿の生データを（ｉｔ−ｉｔ−２）＋（ｉｔ−ｉｔ−１）＋（ｉｔ−ｉｔ＋２）＋（ｉｔ−ｉｔ＋１）を使って表した。ここで、ｉｔは任意の時間の点の電流測定値であり、ｉｔ−１はその１つ前の点の電流測定値、ｉｔ−２はその２つ前の点の電流測定値、ｉｔ＋１はその１つ後の点の電流測定値、ｉｔ＋２はその２つ後の点の電流測定値である。つまり、実施例においては、任意の時点の電流とその１つおよび２つ前と後のそれぞれの時点の電流との差を合計している。
【００４８】
凝固時間は、実施例によれば、変換されたデータが所定の閾値を超えた最後の時点と定義することができる。この場合、閾値は１．５が適正であった。実施例では、このアルゴリズムを使うことによりメータが必要としたデータの収集時間は凝固時間から３秒後までであった。ここで、最終的な変換の関数や閾値は電極間の距離（過渡電流の時定数に関連）、データの収集密度、磁石の移動頻度、電気化学伝達物質の濃度などにより調節されることが当業者には明らかであろう。また、実施例におけるこの「ピーク検出アルゴリズム」は、ピークとノイズとをさらに識別しやすくするため、特定の磁石移動の状態に限定することもできる。
【００４９】
実施例の一例では、メータは認識している磁界が可変されたときから、電気化学電流が所定の時間内に所定のレベルより高くなるかを判断することができる。このようなピークが発生するときは、粒子がまだ移動可能であり、サンプルがゲル化されていないことになる。
【００５０】
磁性粒子をストリップ内で移動させるため、メータは磁界を可変する。これには、実施例において、いろいろな方法がある。一実施例では、永久磁石をストリップの一方の側から他方の側に移動させる。別のやり方では、ストリップの両側にそれぞれ永久磁石を取り付け、一方の磁石がストリップに近づくと他方がストリップから遠ざかるようにする。これにより、それぞれの磁石の磁界が交互に支配するようになる。ある状況では、磁石を互いにずらして取り付け、ビーズがストリップに対して多少異なる横方向に引かれるようにしたとき、磁石の動きに対して大きな反応を得ることができる。ビーズを横方向に引くということは、ビーズが広い範囲に広がるのを助長し、信号を増大させることができる。
【００５１】
より高感度なやり方として、別の実施例において、極性の異なる永久磁石を使う方法がある。つまり、一般にストリップの面と平行な面で、ストリップの一方の側の永久磁石を固定し、メータが他方の永久磁石を動かすようにする。２つの永久磁石はその極性が互いに逆になるように配列する。
【００５２】
機械的に動かす永久磁石の代わりとして、一実施例においては、電磁石を使用する。電磁石は物理的に移動するのではなく、電流によりオンオフを切り替えられ、その方向により極性が変えられる。さらに別の選択肢として、永久磁石と組み合わせて使うこともできる。電磁石と永久磁石のどちらが適しているかは、限定されないが、例えば、使用電源、大きさ、発熱などを考慮して決定する。
【００５３】
（実施例の変更例）
実施例の一例によれば、電極は略並行に対向していなくてもよく、別の実施例では代わりに、例えば、隣接して並んでいる。このような同一平面上の電極は、一般に、ゼロ値と区別できない程度の定常電流になるまでの時間が長く掛かる。これは陽極上の電気活性種が還元された状態から酸化された状態に変換されるためで、陰極も逆に同様である。始めは、それぞれの電極近傍の溶液は、一方の種が枯渇し他方の種が豊富な状態にある。電極からより離れた溶液は影響が少ない。拡散により電極で枯渇した種が補充される。しかし、やがてそれぞれの電極上の電気活性種は実質的に完全に還元または酸化された状態になる。普通は一方の電極上から他方の電極上への横方向への溶液の流れは無視できる程度なので、この濃縮の差が維持され、電流が流れなくなる。この状態になるまでの時間は、とりわけ、印加する電圧に依存し得る。十分に低い電圧が印加されると、定常電流状態になるまでの時間、分析試料は導通状態となる。電極上から電極面への磁性粒子の動きは、枯渇した電気活性種の拡散を促進し電流に一過性のピークを発生させることができる。ピークの休止は粒子の固定化を示すことになる。しかし、一度電流がゼロになると、磁性粒子の動きは検出できなくなる。
【００５４】
あるいはまた、磁性粒子の動きを一方の電極から他方の電極への溶液の混合に用いて電流の一過性の上昇を引き起こすことができる。このやり方では、一度定常電流状態になっても粒子の移動を検出できる。
【００５５】
凝固センサ２００は、実施例においては、充填室２０１と検出室２０２の２つの室を有すると説明した。充填室２０１は、メータの温度管理された環境の中にサンプルを移送するのに都合のよい手段である。しかし、センサ２００は、必要とされる検体液の容量を削減するため、１つの室の構成とすることができる。これは特に、分析試料が温度管理を必要としない場合、または結果を測定時の温度で補正し得る場合に使うとよい。また、温度管理が必要な場合はサンプルをメータ３００外において直接１つの反応検出室に加え、その後ストリップ３０４を反応時の温度が管理されるメータ３００内に納めてもよい。
【００５６】
実施例における凝固センサ２００では、プロトロンビン時間を測定する装置について説明した。しかし、分析の特異性はストリップ３０４内に含まれる凝固試薬によって決まる。従って、代わりにその他の凝固分析の試薬を使うこともできる。それらの試薬には、接触活性化因子、蛇毒またはリン脂質がある。
【００５７】
正常な凝固因子を凝固因子の欠如したサンプルに加えると、因子の欠如を補正し、正常な凝固時間となる。この手法は、凝固時間の長期化が凝固因子の欠如によるものか、他の原因（例、阻害物質因子、へパリン（heparin））によるものかを識別するのに使うことができる。また、ワルファリンは凝固因子ＩＩ、ＶＩＩ、ＩＸ、Ｘの欠如を誘発させるので、この手法はＩＮＲ検査における制御反応としての用途がある。従って、ワルファリン療法患者からの血液サンプルの凝固時間が、サンプルだけでは通常より長い時間が掛かる場合、これらの凝固因子を混合すると正常な凝固時間とすることができる。この制御反応により、患者の血液の凝固時間にワルファリンのみが影響しているか、またはそれ以外、例えば、へパリン、が影響しているかが明示されることになる。
【００５８】
凝固センサは、凝固因子欠如を検出するように、またはＩＮＲ決定の制御反応を含むように変更することができる。これを行うには、ストリップ３０４内に必要な凝固因子を含む試薬を凝固試薬とともに乾燥させる。特定の場合では凝固因子と試薬を混合することができるが、通常はセル内のそれぞれ別の表面に配置し、サンプルが加えられたときにのみ混ざるようにすることが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月5日(2009.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明の一実施例は、流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、電気化学セル内の流体の電気特性を監視し、流体は外部から印加される場の影響によって移動し得る粒子を含み、外部場により誘発された粒子の動きに起因する電気特性の変化を観察し、観察する電気特性の大きさの変化から流体または粒子の物理的状態の変化を推測する方法である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図３は実施例におけるメータ３００とストリップ３０４の概略図である。使用にあたり、ストリップ３０４をメータ３００に挿入する。実施例においては、メータ３００は、温度、磁界、電圧などを制御し、結果としての電気化学電流を測定することができる。電流の変化から得られたＩＮＲ値が表示される。実施例のメータ３００は、電気化学電流のピークを検出し、凝固点４０６を規定するのに十分な電流のピークの低下を判断することができる。これには、以下の実施例において説明する方法を含め、多くの方法があり得る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
流体中の粒子の外部場に対する移動度を電気化学的に監視する方法で、
電気化学セル内の該流体の電気特性を監視し、該流体は外部から印加される場の影響によって移動し得る粒子を含み、
外部場により誘発された粒子の動きに起因する電気特性の変化を観察し、
観察する該電気特性の大きさの変化から該流体または該粒子の物理的状態の変化を推測する方法。
【国際調査報告】
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