(57)【要約】【課題】極めて短い時間で赤血球沈降速度の測定が可能な血沈判定装置を提供する。【解決手段】作用電極Ｗとこれより大きな面積を持つ対向電極Ｃからなり被測定血液３で満たされた電極１に、電圧発生器５から超低周波電圧を加え、電極１に流れる電流を微分回路１０で微分し、この電流微分値と電極１に加えられた電位を測定手段１１に入力し、電流微分値−電位リサージュ波を表示させ、正常血液と亢進血液に大きな差ができる所定の変動領域における電流微分値の大きさで赤血球沈降速度を測定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作用電極とこれより大きな面積を持つ対向電極からなり被測定血液を挟んで対向する一対の電極と、この一対の電極間に超低周波電圧を加える電圧発生器と、この一対の電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、この検出電流を微分する微分回路と、前記超低周波電圧の所定の変動領域における前記電流の微分値の大きさによって赤血球沈降速度を測定する測定手段を持つ
ことを特徴とする血沈判定装置。
【請求項２】
一対の電極が、中心に配置された棒状の作用電極と、その周囲に配置された円筒状の対向電極から構成される同軸状電極である
ことを特徴とする請求項１に記載の血沈判定装置。
【請求項３】
前記電圧発生器が三角波を出力するものであり、前記測定手段が、前記三角波と前記電流の微分値を入力としてリサージュ波を表示する機能を持ち、このリサージュ波の特定部分の微分値から赤血球沈降速度を読み取るようにされている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の血沈判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数秒から数十秒の時間で赤血球沈降速度の測定が可能な血沈判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療検査における赤血球沈降速度の測定は、混和した静脈血とクエン酸ナトリウムを細いガラス管に注入し、１時間、２時間後に、上部の血漿柱の高さｈをｈｍｍ／時間、ｈｍｍ／２時間と判定する。
【０００３】
この判定は光電変換素子を用いた自動測定装置によっても行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の赤血球沈降速度の測定は、赤血球を実際に沈降させるので時間がかかり、緊急時には採用し難く、測定作業は手間がかかるものとなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は極めて短い時間で赤血球沈降速度の測定が可能な血沈判定装置を提供して、この検査を簡便に行えるようにし、緊急時にも実用できるものとすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明が提供する血沈判定装置は、作用電極とこれより大きな面積を持つ対向電極からなり被測定血液を挟んで対向する一対の電極と、この一対の電極間に超低周波電圧を加える電圧発生器と、この一対の電極間に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流を微分する微分回路と、前記超低周波電圧の所定の変動領域における前記電流の微分値の大きさによって赤血球沈降速度を計測する計測手段を持つことを特徴とする。
【０００７】
上記構成は、サイクリックボルタンメトリーという方法を利用するものである。これは、多くの電気化学測定法の中で、作用電極の表面あるいは電極表面近傍でどのような反応が起こっているかを最も直感的に把握できる方法の一つとして知られている。すなわち、電極を電位掃引して得られる電流−電位曲線（サイクリックボルタモグラム）において、正負の電流を酸化電流と還元電流と考え、電子移動反応等の評価を行うものである。
【０００８】
本発明は、電極に電圧を加えたときの血球や血小板の移動速度（電流）が、その血液の赤血球沈降速度に対応するものになり、それが、上記電流−電位曲線に表われるという考えに基づいている。
【０００９】
なお、上記電流−電位曲線では、血液の成分である大きさの異なる血球や血小板が、それぞれ電荷を持ち、これらが作用電極の表面あるいは電極表面近傍に飛び込んで行くと正負の電荷の密度分布が変わるので、上記電極に加える電圧の変動に対して、電流は独特の変動をする。
【００１０】
この独特の変動の中で、血液の赤血球沈降速度が測定できる領域を、電極の形状、印加電圧波形およびその速度との関係で見出し、再現性を確認して得たのが本発明である。
【００１１】
この電極の形状は、作用電極とこれより大きな面積を持つ対向電極を、測定血液を挟んで対向させる。これは、作用電極に電界を集中させて、赤血球沈降速度による血球等の挙動を表われ易くしたものである。
【００１２】
電圧発生器に超低周波電圧を出力するものを採用したのは、血球等の移動速度が、極めてゆっくりしたものであるため、これに対応させたものである。
【００１３】
電極に流れる電流を微分したのは、電流の変化として表われる血球等の移動速度を、容易に測定可能にするためである。
【００１４】
本発明では、後述する実施形態のように、前記超低周波電圧の所定の変動領域において、前記電流の微分値の大きさによって赤血球沈降速度を表示・測定することができた。
【００１５】
（２）　上記一対の電極の好ましい形状は、例えば、円筒状の対向電極とこの中心に配置された棒状の作用電極とからなる同軸状の構造である。この構造は、円筒の内部に軸方向に血液を流すフローセルとし、自動計測装置に組み込むことが容易に可能である。
【００１６】
（３）　上記電圧発生器として、三角波を出力するものを用い、前記計測手段として、前記三角波と前記電流の微分値を入力としてリサージュ波を表示する波形の表示手段を用いることができる。これによって、このリサージュ波において、電極付近の反応の検討が容易にでき、血球沈降速度を読み取る領域を明確に知ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を説明する。図１において１は同軸状の電極で、図２に示すように中心に配置された棒状の作用電極Ｗと、これを囲む円筒状の対向電極Ｃとからなり、試験容器２に入れられた被測定血液３に浸漬される。この電極の引き出し部は電極としての作用をなくすために絶縁材４で覆われている。
【００１８】
５は正負電圧の反転出力が可能な電圧発生器で、波形切換スイッチ６の切換えにより矩形波または三角波を出力する。この電圧発生器５は可変抵抗器７、８により周波数と出力電圧の調整が可能である。この調整範囲は、例えば、周波数が０．１〜０．０５Ｈｚ、出力電圧が１．０Ｖｐ−ｐ　以下の範囲である。９は電流検出手段で、電流検出抵抗Ｒとオペアンプから構成され、電極１に流れる電流を検出する。１０は微分回路である。１１はオシロスコープ等の測定手段で、電圧発生器２の出力電圧（電極電位）、電流検出手段９によって測定された電極電流、および微分回路１０による電流微分値を受け、電流−電位曲線、電流−電位リサージュ波、電流微分値−電位リサージュ波を表示する。
【００１９】
本発明は、図１の構成の装置を用いて様々な実験を行って見出されたものであり、その実験の過程が本発明の特徴を明確にするので、これらの実験を順次説明する。
【００２０】
図３、図４は、被測定液として、生理食塩水、血沈８６．２ｍｍ／時間の亢進血液（ＡＢＮ）、血沈７．３ｍｍ／時間の正常血液（Ｎ）の３種類を用い、電圧発生器５に、周波数０．１９Ｈｚ、電圧値０．９Ｖｐ−ｐの矩形波を出力させ、計測手段１１に表示させた電流−電位曲線を示す。
【００２１】
図３は棒状平行電極１２を使用した場合の波形、図４は前記同軸状電極１を使用した場合の波形である。図３は非対称電極の測定結果であるので正の電圧パルスと負の電圧パルスのときの差がない。一方、図４は、非対称電極を用いた結果であるので血球等が作用電極Ｗに集まる正パルス電圧のときは、電流のシフトが大きくなっている。このシフト量を、図４の測定項目Ａ、Ｂ、Ｃについて表すと、次の表１のようになる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
図３、図４の実験では、生理食塩水と血液の差は得られたが、亢進血液と正常血液の差が小さく、本発明の目的には利用できないことが分かった。
【００２４】
図５は、棒状平行電極１２を使用し、電圧発生器２に三角波を出力させたとき、測定手段１１に表示される電流−電位リサージュ波の例を示す。この電流−電位リサージュ波における測定項目は、電流の最大変化幅Ｄａと電位０における電流の変化幅Ｄｂである。
【００２５】
この測定結果を表２、表３に示す。表２は加える三角波の周波数を．０．６３Ｈｚ、電圧振幅を１．４５Ｖｐ−ｐとし、被測定液として、生理食塩水、血沈７．３ｍｍ／時間の正常血液、血沈４８ｍｍ／時間の亢進血液、血沈８６ｍｍ／時間の亢進血液の４種類を用いた場合の測定結果を示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表３は、加える三角波の周波数を０．１Ｈｚ、電圧値０．８Ｖｐ−ｐとし、被測定液として、生理食塩水、血沈７．３ｍｍ／時間の正常血液、血沈８６ｍｍ／時間の亢進血液の３種類を用いた場合の測定結果を示す。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
表２、表３における電流の最大変化幅Ｄａと、電位０における電流の変化幅Ｄｂからは、赤血球沈降速度の測定に用いることができる明確な法則性は見出せない。
【００３０】
表４に、図６に示すような平板平行電極１４を使用し、電圧発生器５の出力を、電圧振幅０．８５Ｖｐ−ｐの三角波で、周波数を０．１１１〜０．０１１Ｈｚの範囲で変え、図５に示す電流の最大変化幅Ｄａと電位０における電流の変化幅Ｄｂを測定した結果を示す。この表からは、電流の最大変化幅Ｄａは、周波数に比例しないことが分かる。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
以上の電流−電位曲線、および電流−電位リサージュ波についての検討では、前記本発明の目的を達成できるような結果は得られなかった。
【００３３】
そこで、赤血球沈降速度による電流の変動を明瞭に検出できるように、電流微分値と掃引電位のリサージュ波を表示させることを考えた。
【００３４】
図７は、同軸状電極１を使用し、電圧発生器５に、周波数０．０６６Ｈｚ、電圧値±０．２５Ｖｐ−ｐの三角波を出力させ、同軸状電極１に流れる電流を測定した場合の電流−電位リサージュ波で、測定項目である電流の最大変化幅Ｄａが示されている。また、図８は、図７の電流測定値を微分した値と電位の関係を示す電流微分値−電位リサージュ波で、測定項目である微分値の最大変化幅Ｅａと、前記電流の最大変化幅Ｄａに対応する電流微分値の変化幅Ｅｂが示されている。
【００３５】
上記図７と図８の測定項目について、被測定液としてアセトン、純水、市水、整理食塩水を使用して測定した場合の測定結果は、次の表５に示すようになる。
【００３６】
【表５】
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【００３７】
図９、図１０は、同軸状電極１を使用し、電圧発生器５に、周波数０．０６６Ｈｚ、電圧変化幅を＋０．２６〜−０．２９とした三角波を出力させた場合において、被測定液として、生理食塩水、血沈８７ｍｍ／時間の亢進血液、血沈６．８ｍｍ／時間の正常血液を用いた場合の測定結果を示すものである。
【００３８】
図９の電流−電位リサージュ波からは、一定の領域で、亢進血液ではふくらみＦが見られるが正常血液では、これが見られず、この変化領域は、表面積が小さい棒状の作用電極Ｗに血球が集まる時間領域であった。図１０の電流微分値−電位リサージュ波からは、前記ふくらみＦが見られる領域に対応する一定の領域において、亢進血液と正常血液の電流微分値に大きな差Ｋが得られた。これは再現性を持つもので、この差Ｋを計ることによって、赤血球沈降速度を測定できる。
【００３９】
この測定は、例えば、図１の測定手段１１であるオシロスコープの画面で、高さを測って記録することにより行う。この差Ｋの測定を自動的に行う専用の測定器を製作して使用してもよい。これは、時間と電流微分値について、測定タイミングと基準値を決める手段を持ち、測定タイミングにおける電流微分値の基準値に対する高さを計測して記録するものである。この場合、前述したリサージュ波を表示することは、必須の要件ではないが、前記差Ｋの測定が、どの領域において行われているかを表示することによって、前記測定タイミングと基準値の調整を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、図１０における正常血液および亢進血液の電流微分値−電位リサージュ波の山（図中の最大高さ部分）の位置は、電圧発生器５の周波数を変えると変動し、測定領域が変わる。そこで、電圧発生器５の周波数と電圧幅の大きさを、測定対象液および電極１の状態に応じて調整して、測定精度を維持する。
【００４１】
また、電極１の材質と表面状態によって、その測定条件は大きく変わるので、上述したような測定ができる電極を選定する必要がある。
【００４２】
上記実験では、ニッケルを素材としているが、他の金属、例えば白金や鉄に表面処理したもの等が使用可能である。
【００４３】
また、電極１の形状は、図２に示した形状に限られず、表面積の小さい作用電極に表面積の大きい対向電極を対向配置させたものが使用可能である。なお、上記同軸状電極１は、図１１に示すように、血液の採取経路１４等に組み込み、円筒内で血液を軸方向に流すフローセルとして用いることができる。このような使用形態によって、自動計測装置を容易に構成することができる。
【００４４】
なお、電圧発生器５の出力する波形も三角波以外の鋸歯状波等も、使用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載した血沈判定装置は、非対称の電極に超低周波電圧を加え、血球等の電極への移動によって電流に表れる変化を、電流微分値として捉えて測定することにより、数秒から数十秒という短時間で血沈測定を可能とし、必要な手間も少なく、急を要する場合でも測定が可能になる。
【００４６】
本発明の請求項２に記載した発明は、同軸円筒状の電極構造により、帯電した血球等を、その棒状中心電極に集中させることによって、血球等の動きを捉え易くし、一定の測定精度を得ることができる。また、この電極構造は、円筒内に軸方向に血液を流すフローセルとできるので、自動計測装置への組込みが容易である。
【００４７】
本発明の請求項３に記載した発明は、加えた三角波電圧と電流微分値でリサージュ波を表示させるので、電極付近の反応を評価し易く、赤血球沈降速度として電流微分値を読み取る領域が特定し易いので、使い易い装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成例を示す回路図である。
【図２】図１の電極の拡大斜視図である。
【図３】本発明の成立の過程において矩形波を加え平行棒状電極を使用して行った実験の結果である電流−電位曲線を示す図である。
【図４】本発明の成立の過程において矩形波を加え同軸状電極を使用して行った実験の結果である電流−電位曲線を示す図である。
【図５】本発明の成立の過程において、平行棒状電極を使用し、三角波電圧を加えて行った実験の測定項目である電流−電位リサージュ波における電流の最大変化幅Ｄａと電位０における電流の変化幅Ｄｂを示す図である。
【図６】本発明の成立の過程における実験において、使用した平行平板電極を示す斜視図である。
【図７】本発明の成立の過程において、同軸状電極を使用し、三角波電圧を加えて行った実験の結果である電流−電位リサージュ波における測定項目である電流の最大変化幅Ｄａを示す図である。
【図８】本発明の成立の過程において、同軸状電極を使用し、三角波電圧を加えて行った実験の結果である電流微分値−電位リサージュ波における測定項目である微分値の最大変化幅Ｅａと、電流の最大変化幅Ｄａに対応する電流微分値の変化幅Ｅｂを示す図である。
【図９】電流−電位リサージュ波において一定の領域で、亢進血液になくて正常血液にあるふくらみＦを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態を説明するもので、亢進血液と正常血液の電流微分値に大きな差Ｋがあることを示す電流微分値−電位リサージュ波を表す。
【図１１】図１と図２に示した電極のフローセルとしての組み込み例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　電極（同軸状電極）
３　　　　　被測定血液
５　　　　　電圧発生器
６　　　　　波形切換スイッチ
７　　　　　可変抵抗器（周波数調整）
８　　　　　可変抵抗器（出力電圧調整）
９　　　　　電流検出手段
１０　　　　微分回路
１１　　　　測定手段
Ｗ　　　　　作用電極
Ｃ　　　　　対向電極
Ｒ　　　　　電流検出抵抗
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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