(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液が収容され、光の透過によって所定位置に血液が存在するか否かが検出される測定流路と、
前記測定流路の一端側に設けられ、該測定流路に血液を導入する導入口と、
前記測定流路の他端側に設けられ、該測定流路の空気又は前記導入口から該測定流路に導入された血液を吸引又は加圧して前記所定位置を通過するように該測定流路の血液を往復運動させることが可能な連通口と、
前記導入口につながる血液注入空間を区画する区画壁と、
前記区画壁の外周面に対して外側に設けられる吸収部材と、を備え、
前記吸収部材は、前記血液注入空間の容積よりも多い量の血液を該血液注入空間に注入することによって該区画壁を越える血液を吸い取るものであって、
前記吸収部材の上端部は、前記区画壁の上端部と同一の高さ又はそれ以上の高さに位置する血液凝固時間測定用カートリッジ。
【請求項２】
前記吸収部材は、前記区画壁を全周に亘って取り囲む請求項１に記載の血液凝固時間測定用カートリッジ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の血液凝固時間測定用カートリッジが取り付けられた、前記所定位置に血液が存在するか否かを光によって検出する検出手段を備える血液凝固時間測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液が凝固するまでの時間を計測する際に使用する血液凝固時間測定用カートリッジ、及びこの血液凝固時間測定用カートリッジを使用する血液凝固時間測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透析や循環器系の手術で行う人工心肺などの体外循環を行う場合、或いは心臓カテーテルの処置を行う場合にあっては、血液の凝固を防ぐために、例えばヘパリンなどの抗凝固剤が使用されている。このような抗凝固剤は、投与量が不足すると体外循環路が閉塞してしまうことがあり、また投与量が過剰であると止血が困難になるため、適切な量で使用することが重要である。従来、抗凝固剤の投与量や投与する時期を判断するにあたっては、例えば血液に凝固促進剤を混ぜることによって血液の凝固を促進させるとともに、血液が所定の割合で凝固したと判断される時間（血液の凝固時間）を計測する手法が利用されていて、そのための技術として様々なものが提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、測定流路に球体を配した測定用カートリッジと、セットした測定用カートリッジを揺動可能な測定装置とからなり、カートリッジの揺動に伴って血液とともに球体を測定流路内で往復運動させ、これによって測定流路に予め塗布しておいた凝固促進剤を溶解させて凝固を促進させ、その際に測定される血液の往復運動に要する時間の変化から血液の凝固時間を計測する技術が示されている。
【０００４】
また特許文献２には、血液を分注器等で注入するための空間が区画される開口部と、一端部がこの空間につながっていて血液を導入可能であって他端部には連通口を有する測定流路と、連通口につながる空気室の容積を変化させて空気室を加圧或いは減圧させるダイヤフラムとを備えるカートリッジが示されている。このようなカートリッジにおいても、ダイヤフラムを押圧或いは押圧解除することによって測定流路内の血液を往復運動させることができるため、塗布しておいた凝固促進剤を血液に溶解させて凝固を促進させつつ、凝固時間を計測することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２００６１２号公報
【特許文献２】特許第６４１５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなカートリッジにおいて導入される血液の量がばらつくと、カートリッジに塗布していた凝固促進剤と導入される血液との比率が変わるため、凝固時間の計測に影響を及ぼすおそれがある。このため特許文献１においては、測定流路に血液を引込むためのピストンを設けておき、このピストンを精密に動かすことによって測定流路に導入される血液の量を一定にしている。しかし、ピストンを設けることによってコストが嵩むうえ、構成も複雑になる。一方、特許文献２のカートリッジは簡素な構成であるものの、分注器等で血液を注入する際には、注入量が一定になるように作業を慎重に行わなければならない。これに対し、開口部から溢れるように血液を注入することによって、開口部の内側が血液で満たされるようにすれば、作業をそれ程慎重に行わずとも測定流路に一定量の血液を導入することが可能である。しかし、血液の粘度等によっては表面張力によって開口部から盛り上がる血液の高さがばらつくことがあり、それに伴って測定流路に導入される血液の量が変動することがあった。
【０００７】
このような点に鑑み、本発明は、構成の簡素化と血液の注入作業の行いやすさを実現しつつカートリッジに導入される血液の量を一定とすることができ、これにより、血液の凝固時間を正確に計測することができる血液凝固時間測定用カートリッジ、及びこの血液凝固時間測定用カートリッジを使用する血液凝固時間測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、血液が収容され、光の透過によって所定位置に血液が存在するか否かが検出される測定流路と、前記測定流路の一端側に設けられ、該測定流路に血液を導入する導入口と、前記測定流路の他端側に設けられ、該測定流路の空気又は前記導入口から該測定流路に導入された血液を吸引又は加圧して前記所定位置を通過するように該測定流路の血液を往復運動させることが可能な連通口と、前記導入口につながる血液注入空間を区画する区画壁と、前記区画壁の外周面に対して外側に設けられる吸収部材と、を備え、前記吸収部材は、前記血液注入空間の容積よりも多い量の血液を該血液注入空間に注入することによって該区画壁を越える血液を吸い取るものであって、前記吸収部材の上端部は、前記区画壁の上端部と同一の高さ又はそれ以上の高さに位置する血液凝固時間測定用カートリッジである。
【００１０】
また、前記吸収部材は、前記区画壁を全周に亘って取り囲むことが好ましい。
【００１１】
また本発明は、このような血液凝固時間測定用カートリッジが取り付けられた、前記所定位置に血液が存在するか否かを光によって検出する検出手段を備える血液凝固時間測定装置でもある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の血液凝固時間測定用カートリッジにおいては、測定流路に血液を導入する導入口が血液注入空間につながっていて、この血液注入空間を区画する区画壁の外側には、区画壁を越える血液を吸い取る吸収部材が設けられている。そして、区画壁から溢れるようにして血液を注入すれば、吸収部材によって、表面張力によって区画壁から盛り上がるようにして溜まるはずの血液も含めて区画壁を越える血液を吸い取ることができる。すなわち、従来使用していたピストン等を設ける必要はなく、また分注器等で血液を注入するにあたってその量が一定になるように慎重に作業を行う必要もない。このため、構成の簡素化と血液の注入作業の行いやすさを実現しつつカートリッジに導入される血液の量を一定することが可能であって、これにより、血液の凝固時間を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に従う血液凝固時間測定用カートリッジの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す血液凝固時間測定用カートリッジに関し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は底面図であり、（ｄ）は右側面図である。
【図３】図１に示す血液凝固時間測定用カートリッジに関し、（ａ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａに沿う断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示したＢ部の部分拡大断面図であり、（ｃ）は（ａ）に示したＣ部の部分拡大断面図である。
【図４】図１に示す血液凝固時間測定用カートリッジの使用方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明に従う血液凝固時間測定用カートリッジ（以下、「カートリッジ」と称する）の一実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態のカートリッジは、全体として扁平状になるベース１と、ベース１の底面側でベース１に固着される薄板状の閉塞板２を備えている。
【００１６】
ベース１は、無色透明の合成樹脂で形成されている。なお合成樹脂に限られず、ガラス等で形成してもよい。また無色透明に限られず、少なくとも後述する検出エリアで光が透過する有色透明であってもよい。また検出エリア以外は透明でなくてもよい。また閉塞板２は、無色透明の合成樹脂（薄いシート）で形成されているが、ベース１と同様に、本発明の機能を満たす限りにおいて種々の素材や色で形成することが可能である。またベース１と閉塞板２との結合は、粘着性のもので貼着させても良いし、例えば超音波を使って溶着させてもよい。
【００１７】
ベース１の底面には、図３に示すように断面積に対して長く延在する溝部３が設けられていて、溝部３と閉塞板２との間には、後述するように血液が収容される測定流路４が形成されている。
【００１８】
そして測定流路４の一端側には、測定流路４に血液を導入可能な導入口５が設けられている。ここで、ベース１の表面には、外周面が円柱状をなすとともに内周面が円錐状に設けられた区画壁６が設けられていて、導入口５は、区画壁６の内側に区画される空間（血液注入空間７）とつながっている。また、ベース１の表面における区画壁６の径方向外側には、円環状をなす血液受け部８が設けられている。
【００１９】
区画壁６の径方向外側には、血液を吸い取ることが可能な吸収部材９が設けられている。吸収部材９は、吸液性に優れた素材（例えばスポンジ等のような発泡材や多孔質材など）で形成されている。また本実施形態の吸収部材９は、図２に示したように、区画壁６の外周面に嵌め込まれるように（区画壁６の外周面との間に隙間がないように）形成された円環状をなすものである。また吸収部材９は、図３（ａ）に示すように、ベース１の表面に当接するようにして区画壁６の外周面に嵌め込んだ際、吸収部材９の上端部が区画壁６の上端部と同一の高さ又はそれ以上の高さに位置する厚みで形成されている。なお吸収部材９は、区画壁６から外れないようにするために、例えば接着性のテープや接着剤等によってベース１に固着させておくことが好ましい。
【００２０】
また測定流路４の他端側には、連通口１０が設けられている。連通口１０は、後述するダイヤフラムへの押し込み量を変えることによって、測定流路４内の空気や導入口５から測定流路４に導入された血液を、吸引又は加圧することが可能である。
【００２１】
そして測定流路４の中央部分には、底面側に突出するようにして設けられた一対の凸部（一端側凸部１１と他端側凸部１２）が設けられていて、これらによって、図３（ｂ）の拡大図に示すように測定流路４を狭めた狭窄部（一端側狭窄部１３、他端側狭窄部１４）を形成している。また一端側凸部１１において、他端側凸部１２が位置する側と反対側には、傾斜面（一端側傾斜面１５）が設けられている。同様に、他端側凸部１２において、一端側凸部１１が位置する側と反対側には、傾斜面（他端側傾斜面１６）が設けられている。
【００２２】
ベース１は、上述した区画壁６や血液受け部８の反対側において、全体的な形状が円筒状になる筒状壁１７を備えている（図３（ａ）参照）。筒状壁１７の内周面は、底面側が小径であって、拡径する部位を挟んで天面側が大径になる形状をなしている。そして筒状壁１７の内側空間は、底面側において連通口１０と接続している。なお本実施形態では、筒状壁１７の内側空間全体を空気室１８と称する。
【００２３】
筒状壁１７の天面側には、空気室１８を閉鎖するダイヤフラム１９が設けられている。ダイヤフラム１９は、例えば厚みが薄く弾性を有するゴムなどで形成されている。また筒状壁１７の径方向外側には、筒状壁１７を挿通させて筒状壁１７に嵌合保持されるとともに、筒状壁１７との間でダイヤフラム１９を挟持する環状のホルダー２０が設けられている。ここで、ダイヤフラム１９を底面側に向けて押し込むと、空気室１８の容積が小さくなるため、空気室１８を加圧することができる。また初期状態においてダイヤフラム１９を底面側に向けて押し込んでおけば、押し込みを緩めることによって空気室１８の容積が大きくなるため、空気室１８を減圧することができる。なお、ダイヤフラム１９を天面側に向けて引き上げることによって、空気室１８を減圧してもよい。
【００２４】
そして溝部３の内側において、一端側凸部１１と他端側凸部１２の間には、軸状部材２１が収容されている。軸状部材２１の外径は、測定流路４の内径と略同じか若干小さい程度であり、また軸状部材２１の全長は、一端側凸部１１から他端側凸部１２に至る間隔と略同じか若干小さい程度である。このため軸状部材２１は、溝部３で殆ど移動することはない。そして軸状部材２１の表面には、図３（ｂ）の部分拡大図に示すように、螺旋状に周回する螺旋状溝部２２が設けられている。これにより、溝部３及び閉塞板２の壁面と軸状部材２１の外周面との間には、螺旋状流路２３が形成される。ここで本実施形態の軸状部材２１は、雄ねじ（例えばＭ１の雄ねじ）を利用して形成されている。このため軸状部材２１を安価に形成することができる。
【００２５】
ところで、螺旋状流路２３を含む測定流路４において、これらの流路を画定する溝部３の壁面には、血液の凝固を促進させる凝固促進剤が塗布されている。なお凝固促進剤は、測定流路４に面する閉塞板２の壁面に塗布してもよいし、軸状部材２１の外周面に塗布してもよい。
【００２６】
またベース１の天面には、図１、図２に示すように、ベース１の外縁部に位置するとともにホルダー２０を取り囲んで平面視においてコ字状をなす外縁壁２４が設けられている。また、外縁壁２４の幅方向内側には、一対の内側側壁２５が設けられている。更に、血液受け部８とホルダー２０の間には、一対の内側側壁２５をつなぐ板状部（遮蔽部）２６が設けられている。
【００２７】
またベース１と閉塞板２は、測定流路４の所定部分に対して光を透過可能な検出エリアを備えている。本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、一端側凸部１１の近傍であって導入口５側に位置する一端側検出エリア２７と、他端側凸部１２の近傍であって連通口１０側に位置する他端側検出エリア２８とを備えている。なお、一端側検出エリア２７は、遮蔽部２６に対して他端側検出エリア２８寄りに位置している。
【００２８】
このような構成になる本実施形態のカートリッジは、図示を省略する血液凝固時間測定装置（以下、「測定装置」と称する）にセットして血液の凝固時間を測定することが可能である。具体的には、長く延在するカートリッジのダイヤフラム１９が位置する側を測定装置に差し込んで、カートリッジを測定装置にセットする。なお、この状態においては、区画壁６は測定装置の外側に位置している。また測定装置には、図３（ａ）に示すように、ダイヤフラム１９を所定の移動量で押し込むことが可能な押圧手段Ｓ１と、光によって血液の有無を検出可能な検出手段が設けられている。本実施形態における検出手段は、一端側検出エリア２７においては測定流路４を挟むように設けられる一端側光源Ｓ２及び一端側受光センサＳ３で構成されていて、他端側検出エリア２８においては、他端側光源Ｓ４及び他端側受光センサＳ５で構成されている。ここで、一端側光源Ｓ２及び他端側光源Ｓ４は赤外線を照射するものであって、一端側受光センサＳ３及び他端側受光センサＳ５は、照射された赤外線を受光するものである。ここで本実施形態の一端側受光センサＳ３及び他端側受光センサＳ５は、照射された赤外線の透過具合によって血液の有無を検知することができるように閾値が最適化されている。なお、一端側光源Ｓ２、一端側受光センサＳ３、他端側光源Ｓ４及び他端側受光センサＳ５の位置は、図示した例とは逆にして、一端側光源Ｓ２と他端側光源Ｓ４をカートリッジの底面側に設け、一端側受光センサＳ３と他端側受光センサＳ５をカートリッジの天面側に設けてもよい。また、このような透過型センサに替えて、反射型センサを使用してもよい。
【００２９】
そして、カートリッジを測定装置にセットした後は、図４（ａ）に示すように、測定する血液を分注器などで区画壁６の内側に区画された血液注入空間７に注入する。なお、血液を注入するに際しては、予め押圧手段Ｓ１でダイヤフラム１９を押し込んで空気室１８の容積を減らしておくこととする。また、血液注入空間７に注入する血液の量は、血液注入空間７の容積よりも多くして区画壁６から溢れるようにする。
【００３０】
ここで、区画壁６の上端部を越える血液は、図４（ｂ）に示すように、区画壁６の外側に設けられた吸収部材９によって吸い取られる。この状態においては、吸収部材９を設けなかった場合に表面張力によって区画壁６の上端部よりも高く盛り上がる分も含めて、吸収部材９に血液が吸い取られる。すなわち、吸収部材９によって吸い取られた後、血液注入空間７には、区画壁６の上端部の高さですりきられたように血液が溜まっているため、血液注入空間７に収容された血液の量は一定となる。なお、図３（ａ）に示すように吸収部材９の外側には、血液受け部８や遮蔽部２６が設けられているため、血液を多めに注入しても、一端側検出エリア２７や他端側検出エリア２８に流れ込むことはない。
【００３１】
その後は、図４（ｃ）に示すように押し込んだ押圧手段Ｓ１を引き戻すことによって空気室１８が減圧されるため、連通口１０から測定流路４の空気を吸引して、血液注入空間７に収容された一定量の血液を測定流路４内に引込むことができる。なお、この状態においては、図３（ｂ）に示した螺旋状流路２３を通過させて他端側狭窄部１４を超えるまで血液を引込むものとする。他端側狭窄部１４を超えるまで血液が引込まれたか否かは、他端側受光センサＳ５によって血液を検出したか否かによって判断することができる。なお、押圧手段Ｓ１の引き戻し量と引込まれる血液の量には相関性があるため、押圧手段Ｓ１の引き戻し量に基づいて判断するようにしてもよい。また、一端側受光センサＳ３によって血液を検出した時点を押圧手段Ｓ１の引き戻し量の基準とし、そこからの引き戻し量に基づいて他端側狭窄部１４を越えるまで血液を引込むようにしてもよい。
【００３２】
しかる後は、押圧手段Ｓ１を再び押し込むことによって空気室１８を加圧して、測定流路４の血液を一端側狭窄部１３に向けて移動させる。これにより、他端側狭窄部１４に向けて螺旋状流路２３を通過させた血液を、逆向きに移動させることができる。
【００３３】
このようにして押圧手段Ｓ１の押し込みと引戻しを繰り返すことによって、空気室１８を加圧又は減圧することができるため、測定流路４の空気や血液は連通口１０を通して加圧又は吸引され、それに伴い、血液を往復運動させることができる（図４（ｄ）を参照）。すなわち、流れの向きが切り替わるため、血液を撹拌させることができる。また血液は、一端側狭窄部１３や他端側狭窄部１４を通過する際に流れの速度等が変化するため、この点でも効果的に撹拌される。更に本実施形態においては、螺旋状流路２３を通過させているため、血液をより一層効果的に撹拌させることができる。このようにして血液を撹拌させることによって、溝部３の壁面等に塗布された凝固促進剤を効率的且つ安定的に血液に溶解させることができる。
【００３４】
そして、血液が撹拌されて凝固促進剤が溶解すると、血液の粘度は上がっていき、一端側狭窄部１３や他端側狭窄部１４、螺旋状流路２３などでは血液の流れが悪くなる。すなわち、押圧手段Ｓ１の押し込みや引戻しのタイミングは変わらなくても、血液が凝固していない状態での一端側受光センサＳ３及び他端側受光センサＳ５で検知する血液の往復運動の周期と、血液の流れが悪くなったときに一端側受光センサＳ３等で検知される往復運動の周期は変わることになるため、この往復運動に要する時間の変化に基づいて、血液の凝固時間を算出することができる。なお、測定流路４に導入される血液の量は一定であるため、予め塗布されている凝固促進剤と導入される血液との比率は、導入される血液の粘度等にかかわらず変わることがない。このため、血液の凝固時間を正確に計測することができる。
【００３５】
なお、血液が一端側狭窄部１３や他端側狭窄部１４を通過する際、流れの速度等が急激に変化すると、測定流路４の空気を巻き込んで空気の泡ができることがあり、この泡によって一端側受光センサＳ３及び他端側受光センサＳ５での血液の検知に影響が及ぶおそれがある。一方、本実施形態においては、一端側傾斜面１５と他端側傾斜面１６を設けることによって流れの速度等が徐々に変化するようにしている。このため、空気の泡が生じにくくなるため、血液の有無を検出する精度をより安定させることができる。
【００３６】
以上、本発明に従うカートリッジ、及び測定装置について具体的な実施形態を示しながら説明したが、本発明に従うカートリッジは、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に従う範疇で種々の変更を加えたものも含まれる。例えば本実施形態における螺旋状流路２３は、ベース１に設けた溝部３と、この溝部３に収容される軸状部材２１によって構成したが、ベース１に螺旋状の溝を形成したものでもよい。またダイヤフラム１９の固定方法も種々の手法が採用可能であり、例えば接着剤等を使用してベース１に固着させてもよい。また検出エリアは、一端側及び他端側の何れか一方のみでもよいし、３箇所以上設けてもよい。更に、図２に示すように本実施形態では、導入口５と軸状部材２１の間に一端側検出エリア２７を設け、連通口１０と軸状部材２１の間に他端側検出エリア２８を設けたが、両検出エリアは、ともに導入口５と軸状部材２１の間に設けてもよいし、ともに連通口１０と軸状部材２１の間に設けてもよい。
【００３７】
また吸収部材９は、その上端部が区画壁６の上端部よりも低くなる厚みであってもよく、また半円状のように、区画壁６に対してその全周の一部に設けられる形状であってもよいが、区画壁６の上端部を越える血液を安定的に吸収できる点で、上記のように吸収部材９の上端部が区画壁６の上端部と同一の高さ又はそれ以上の高さに位置するようにするような厚みとし、また区画壁６の全周を囲むような形状とすることが好ましい。また吸収部材９の形状は、円環状になるものに限られず、例えば内周面は円形の穴であって、外周面は多角形状（四角形状や六角形状など）になるものなど、種々変更可能である。また図示した吸収部材９は、その内周面が区画壁６の外周面に対して隙間がないように当接しているが、ある程度の隙間（例えば１ｍｍ程度）があくものでもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１：ベース
２：閉塞板
３：溝部
４：測定流路
５：導入口
６：区画壁
７：血液注入空間
８：血液受け部
９：吸収部材
１０：連通口
１１：一端側凸部
１２：他端側凸部
１３：一端側狭窄部
１４：他端側狭窄部
１５：一端側傾斜面
１６：他端側傾斜面
１７：筒状壁
１８：空気室
１９：ダイヤフラム
２０：ホルダー
２１：軸状部材
２２：螺旋状溝部
２３：螺旋状流路
２４：外縁壁
２５：内側側壁
２６：遮蔽部
２７：一端側検出エリア
２８：他端側検出エリア
【要約】      （修正有）【課題】構成の簡素化と血液の注入作業の行いやすさを実現しつつ、カートリッジに導入される血液の量を一定とすることができる血液凝固時間測定用カートリッジ、及びこの血液凝固時間測定用カートリッジを使用する血液凝固時間測定装置を提供する。【解決手段】血液凝固時間測定用カートリッジは、血液が収容され、光の透過によって所定位置に血液が存在するか否かが検出される測定流路と、測定流路の一端側に設けられ、測定流路に血液を導入する導入口と、測定流路の他端側に設けられ、測定流路の空気又は導入口から測定流路に導入された血液を吸引又は加圧して所定位置を通過するように測定流路の血液を往復運動させることが可能な連通口と、導入口につながる血液注入空間７を区画する区画壁６と、区画壁の外側に設けられ、区画壁を越える血液を吸い取る吸収部材９と、を備える。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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