(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の凝固時間を測定するための装置において、
前記流体を収集するための入口ポートであって、少なくとも１個の親水性の微小通路に連通している入口ポートと、
前記親水性の微小通路の長さに沿って長さ方向に離間して配置された少なくとも２組の電極であって、前記少なくとも２組の電極のうち組をなしている電極はそれぞれ、前記親水性の微小通路の両側面に提供され、かつ前記親水性の微小通路内を通流する前記流体に接触可能である、電極と、
前記流体の流れが妨げられるように前記親水性の微小通路内に配置されている疎水性表面領域と、
を具備する、流体凝固時間測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
前記電極がそれぞれ異なる長さおよび寸法を有している、流体凝固時間測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
前記電極は、前記親水性の微小通路の内表面部に配置されている、流体凝固時間測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
前記入口ポートは、流体サンプルの収集のために使用者の皮膚の中に侵入することに適している侵入装置である、流体凝固時間測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
前記流体の凝固を促進するための物質が前記装置における内表面部に配置されている、流体凝固時間測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
前記流体サンプルの収集のために前記通路に連通している貯蔵部分をさらに備えている、流体凝固時間測定装置。
【請求項７】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
複数の親水性の微小通路を備えている、流体凝固時間測定装置。
【請求項８】
請求項１記載の流体凝固時間測定装置において、
前記親水性の微小通路の断面積がその長さに沿って変化している、流体凝固時間測定装置。
【請求項９】
請求項７記載の流体凝固時間測定装置において、
前記親水性の微小通路がそれぞれ異なる直径を有している、流体凝固時間測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の流体凝固時間測定装置を製造する方法において、
第１のラミネート材を与える工程と、
前記ラミネート材を微細加工して、流体の流れを妨げる疎水性表面領域を含む親水性の微小経路、流体入口ポートおよび随意的に流体収集貯蔵部分を製造する工程と、
前記親水性の微小通路の長さに沿って長さ方向に離間して少なくとも２組の電極を与える工程であって、前記少なくとも２組の電極のうち組をなしている電極をそれぞれ、前記親水性の微小通路の両側面に提供し、前記親水性の微小通路内を通流する前記流体に接触可能にする、工程と、
表面上に電極を備えている第２のラミネート材を与える工程と、
前記第１および第２の各ラミネート材を貼り合わせる工程と、
を含む、製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法において、
別の流量制御および充填検出手段が、前記流体凝固時間測定装置の上またはその中にさらに備えられている、製造方法。
【請求項１２】
流体の凝固時間を測定する方法において、
前記流体のサンプルを、流体の流れを妨げる疎水性表面領域を含む親水性の微小通路の中に導入する工程と、
前記親水性の微小通路の長さに沿って長さ方向に離間して配置された少なくとも２組の電極を用いて前記流体の凝固時間を測定する工程であって、前記少なくとも２組の電極のうち組をなしている電極はそれぞれ、前記親水性の微小通路の両側面に提供され、かつ前記親水性の微小通路内を通流する前記流体に接触可能である、工程と、
を含み、
この場合に、前記親水性の微小通路の中における流体全体の流動の距離が、その通路における無充填状態の部分に対する充填状態の部分のキャパシタンスまたはインピーダンスの比率値の測定により決定される、
測定方法。
【請求項１３】
流体の凝固時間を測定する方法において、
前記流体のサンプルを、流体の流れを妨げる疎水性表面領域を含む親水性の微小通路の中に導入する工程と、
前記親水性の微小通路の長さに沿って長さ方向に離間して配置された少なくとも２組の電極を用いて前記流体の凝固時間を測定する工程であって、前記少なくとも２組の電極のうち組をなしている電極はそれぞれ、前記親水性の微小通路の両側面に提供され、かつ前記親水性の微小通路内を通流する前記流体に接触可能である、工程と、
を含み、
この場合に、前記親水性の微小通路の中における流体の流速がキャパシタンスまたはインピーダンスの変化率を測定することにより決定される、
測定方法。
【請求項１４】
流体の凝固時間を測定する方法において、
前記流体のサンプルを、流体の流れを妨げる疎水性表面領域を含む親水性の微小通路の中に導入する工程と、
前記親水性の微小通路の長さに沿って長さ方向に離間して配置された少なくとも２組の電極を用いて前記流体の凝固時間を測定する工程であって、前記少なくとも２組の電極のうち組をなしている電極はそれぞれ、前記親水性の微小通路の両側面に提供され、かつ前記親水性の微小通路内を通流する前記流体に接触可能である、工程と、
を含み、
この場合に、前記親水性微小通路の中における流体の凝固状態が前記流体のキャパシタンスまたはインピーダンスの変化率を測定することにより決定される、
測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生物学的サンプルの凝固係数を測定するための装置および方法に関する。特に、本発明は凝固アッセイの結果を表示できる手持式で携帯可能な計器の中に挿入される廃棄可能な試験片に関する。このような試験片は家庭用の試験または医療現場において適している。
【背景技術】
【０００２】
脈菅の損傷部分に続く血液の流れを止める身体の能力は生存を続けるために重要である。このことを行なう方法は止血と呼ばれ、血液凝固または血栓の形成につながる血液凝固の方法により達成される。血液凝固は不溶性のフィブリン粒子の網状組織内にからむ血小板の栓子により構成されている。このような凝固の形成は不可欠であるが、これらの凝固物の持続性はその身体に危険を及ぼす可能性がある。従って、凝固処理がその目的を果たした後にその（可能な）損傷を最少にするために、その凝固物の周囲の健康な細胞がフィブリンを消化するためにプラスミンを放出し、これにより、その凝固物を溶解する。しかしながら、血栓は血液の凝固により遮断される各種の生体の器官および組織に対する血液の流れにより世界中において死に到る原因の一つである。血栓は循環系内のどの場所においても生じる可能性があるが、この状況が深静脈血栓、急性心筋梗塞、肺動脈塞栓症および急性虚血発作を生じる身体下部、心臓、肺または脳内において生じる場合に特に生命を脅かす可能性がある。
【０００３】
内因性および外因性の経路として知られている、２種類の経路または凝固カスケードが凝固物の形成を引き起こす。これら２種類の経路は異なる機構によりそれぞれ開始するが共通の経路に収束する。組織損傷を伴わない異常な血管壁部に応答する凝固形成は内因性の経路の結果であり、組織損傷に応答する凝固形成は外因性の経路の結果である。これらの凝固カスケードは極めて複雑であり、凝固因子として知られている多数の異なるタンパク質を含む。
【０００４】
各種の心臓または脈菅の病気に罹っている人々および種々の外科処置を受けている患者は生命を脅かす臨床的状況を引き起こす可能性のある血液凝固の進展の危険に曝されている。これらの人々は各種の血液低粘稠化剤または抗凝固剤により治療される場合が多い。しかしながら、血流内における抗凝固剤の量は適当な量に維持する必要があり、少なすぎれば不所望な凝固が生じ、多すぎれば出血が生じる。この結果として、血液または血漿の凝固状態を評価するために各種の日常的な凝固スクリーニング試験が開発されている。
【０００５】
凝固の有用な測定方法はいわゆるプロトロンビン時間（ＰＴ）試験である。このＰＴ試験は１９３５年に最初に開発されており、血液または血漿の組織因子誘発型の凝固時間を測定する。この方法は外因性の凝固経路の評価基準を与えることができ、第Ｉ因子、第ＩＩ因子、第Ｖ因子、第ＶＩＩ因子および第Ｘ因子に対して感応性を有する。また、この試験はトロンボプラスチンおよびＣａ２＋等のような凝固剤を患者サンプルに加えて凝固形成にかかる時間を測定することにより行なわれる。コアグチェック（CoaguChek）（登録商標）プラス凝固計器等のような携帯可能な凝固モニター装置が開発されており、これらの装置はフィンガーステイック装置またはランス（または切開）装置による非凝固状態の毛細管全血によりプロトロンビン時間を測定する。これらのモニター装置は長期の経口抗凝固療法における患者において価値ある手段として認められている。
【０００６】
しかしながら、これまでのＰＴ試験結果の表現はその値が使用したトロンボプラスチンの性質に依存しているために国際的な比較基準として不適当である。このことにより、プロトロンビン時間を表現する様式として国際標準化比率（Internationalised Normalised Ratio）またはＩＮＲが採用されるようになった。この場合に、
ＩＮＲ＝（ＰＴ比率値）ISI であり、このＩＳＩは国際感度指数（International Sensitivity Index）であり、
ＰＴ比率値＝患者のＰＴ値／平均の正常なＰＴ値である。
【０００７】
上記ＩＳＩは世界保健機関（ＷＨＯ）のトロンボプラスチンについての国際基準調製（ヒト複合型６７／４０）に対する特定のトロンボプラスチンを用いて得られた多数のサンプルについてのＰＴ値の較正線から導かれる。さらに、特定の方法および使用したトロンボプラスチンの種類を考慮に入れた特定のＩＳＩの値が各ＰＴシステムに割当てられ、これにより、それぞれのＰＴ比率値が基準化された比率値に変換できるようになる。このようなＩＮＲを採用することにより、患者は必然的に使用されるＰＴシステムとは無関係な十分な量の凝固を維持することができる。
【０００８】
血液または血漿のいずれかにおける凝固測定の別の方法は活性化部分トロンボプラスチン時間試験（Activated Partial Thromboplastin Time Test）（ＡＰＴＴ）である。この試験は内因性経路が活性化される時に生じる凝固時間の測定方法である。この方法は各種のカルシウム・イオンおよびリン脂質（部分トロンボプラスチン）の存在下に一定のサンプルに一定の活性化剤（カオリン）を添加することにより達成される。このＡＰＴＴは各種因子Ｉ，ＩＩ，Ｖ，ＶＩＩＩ，ＩＸ，Ｘ，ＸＩおよびＸＩＩを含む内因性凝固経路を評価するために用いられる。この場合のリン脂質の表面における各種錯体の形成により、プロトロンビンのトロンビンへの変換が可能になり、これにより凝固形成が生じる。
【０００９】
上記ＡＰＴＴは出血の傾向についての術前のスクリーニング試験として、および患者の凝固系における全体的な能力を評価するために手術処置中におけるヘパリン療法をモニターするための日常的な試験として用いられている。この試験は一般的に中央の研究室において行なわれる。
【００１０】
活性化凝固時間試験（ＡＣＴ）
この試験は上記ＡＰＴＴ試験に似ており、経皮的で経内腔的な冠動脈血管形成（ＰＣＴＡ）および心肺バイパス手術等のような、多量のヘパリンの投薬を含む処置中における患者の凝固状況をモニターするために用いられる。このＡＣＴ試験は、血栓塞栓症についての治療および体外循環を受けている両方の患者における、ヘパリン療法の調整のための最良の実験室試験の一つとして考えられている。ヘパリンを摂取している患者において、このＡＣＴ試験の長期化はその血液中のヘパリン濃度に直接的に比例する。すなわち、モニターが重要であり、ヘパリン投与の過不足が病因性の血栓の形成または深刻な出血の状況をそれぞれ生じる可能性がある。
【００１１】
最初のＡＣＴ試験は活性化剤を伴うガラス管を利用しており、１５秒乃至３０秒ごとにその血液管を反転してその血液サンプルを多量のガラスに継続的に曝すことが必要であった。さらに、ＭＡＸ−ＡＣＴ（商標）試験がヘレナ・ラボラトリーズ社（Helena Laboratories）により開発されており、この方法は上記のような試験管を反転する必要性を解消しているが、これと同時に、付加的なガラス・ビースの使用によりガラスに対する多量の曝露を行なっている。
【００１２】
トロンビン時間試験（ＴＴ）
この試験は、正常な血漿の対照に対比して、フィブリノゲンに対するトロンビンの作用による血漿中のフィブリン凝固物の形成速度を測定する。この試験は血小板を予め除去している患者の血漿に基準量のトロンビンを加えて凝固物が形成される時間を測定することにより行なわれる。この試験は広く分散している脈管内凝固および肝臓病の診断において使用されており、一般に中央の研究室において行なわれている。
【００１３】
その他の試験
第ＩＸ因子の欠乏を示す第ＶＩＩＩａ因子等のような特定因子を標的とする各種の凝固アッセイがこれまでに開発されている。別の例として第ＶＩＩＩ因子についてのアッセイがあり、このアッセイは血友病についての試験を構成している。さらに別の試験は活性化ペプチド第ＩＸａ因子、抗トロンビン、プロテインＣおよびプロテインＳ等のそれぞれの量を測定するためのアッセイを含む。
【００１４】
免疫化学的アッセイ法もまた凝固および血栓症の種々の標識物を確認および測定するために開発されている。
【００１５】
また、実験室において使用するために、さらに、ＰＯＣとして使用するための種々の器具が開発されている。これに加えて、個々の患者がそれぞれの血液凝固を家庭でモニターすることを可能にする種々の装置が開発されている。このことはワルファリン等のような長期の抗凝固療法を受けている患者にとって特に有用である。
【００１６】
以下において例示されているような種々の技法が血液凝固を測定するために用いられている。
【００１７】
インターナショナル・テクニジン・コーポレーション社（International Technidyne Corporation）に譲渡されている米国特許第５，５３４，２２６号は血液サンプルについての凝固時間試験を行なうための装置および方法を開示しており、この場合に、血液は廃棄可能なキュベット内に配置されている貯蔵器を介して毛細管の中に保管される。その後、このサンプルはその毛細管の中を往復状態で移動して、血液が制限領域を強制的に移動させられる。この場合に、その制限領域を移動するために必要とされる時間がその前の時間よりも所定の割合で長くなる時に凝固が生じていると決定される。
【００１８】
ヘモセンス社（Hemosense）に譲渡されている米国特許第６，０６０，３２３号は血液サンプルの凝固または溶解の測定用の１回使用型の電子装置および試験カードを開示している。このサンプルは２個の電極に接触し、これらの電極がそのサンプルの凝固時における粘度の変化に対応するインピーダンスの変化を測定する。
【００１９】
カージオバスキュラー・ダイアグノステイクス社（Cardiovascular Diagnostics）に譲渡されている米国特許第４，８４９，３４０号はプロトロンビン時間決定用の光学的な検出方法を開示しており、この場合に、所定量の液体サンプルを反応チャンバー内に吸引するために毛細管作用が用いられている。さらに、磁気粒子が反応チャンバー内のサンプルと共に混合されて、その後、振動性の磁場により攪拌される。その後、光がサンプル上に照射されて検出される。この場合の凝固点は上記磁気粒子の移動度における変化により決定される。
【００２０】
ＰＣＴ国際公開第ＷＯ  ９６／００３９０号は血液凝固活性を決定するための完全廃棄可能な１回使用型の装置を開示しており、この場合に、多孔質基質に沿ってサンプルが移動する距離がその凝固時間を示す。
【００２１】
バイオトラック社（Biotrack）に譲渡されている米国特許第５，０３９，６１７号は毛細血管血液サンプルについての活性化部分プロトロンビン時間（Activated Partial Prothrombin Time）（ＡＰＴＴ）分析の測定を行なうための方法および毛細管流動装置を記載している。この凝固時間はその毛細管内における血液の流動の停止により測定される。また、この流量は流動センサーまたは圧力センサーにより決定できる。この毛細管の幅は０．０５ｍｍ乃至３ｍｍの範囲で変更可能であり、４０μｌ以下のサンプル容量を必要とする。あるいは、このサンプルが粒子を含む場合に、その流動は毛細管トラック内においてその粒子を攪拌しながら、例えば、ＬＥＤまたはレーザー等のような、光源の相互作用により得られるスペックル・パターンの観察により検出できる。
【００２２】
また、凝固状態の血液サンプルにおいて変化しているインピーダンスの間の関係が調査されている（アメリカン・ジャーナル・オブ・クリニカル・パソロジー（American Journal of Clinical Pathology），６７巻，４７０頁乃至４７６頁，１９７７年）。経時的な血液サンプルにおけるインピーダンスの測定が行なわれて、この結果として得られたインピーダンス曲線が凝固中に含まれる種々の過程を示す。
【００２３】
血小板凝集の測定
血小板は約２μｍ乃至４μｍの直径を有する無色の細胞フラグメントであり、血液中に存在している。正常な血小板の計数値は１８０，０００個／μＬ乃至４００，０００個／μＬの範囲であるが、正常な止血のためには５０，０００個／μＬの血小板の計数値で十分である。脈管の損傷後、例えば、外科手術後において、比較的に高い血小板の計数値が必要になり、時には、１００，０００個／μＬを超える場合もある。この血小板の目的はこれら自体が接着するか損傷した組織に接着することにより血管壁部における隙間を修復することである。各種の細胞が損傷すると、これらは特定の化学物質を放出し、これらの物質により血小板が、その凝集−接着反応として知られているように、円板状の形態から螺旋状の形態に変化して粘着性を有するようになる。また、血小板は特定の血小板因子の増大した濃度に伴う臨床的状況である虚血性の心臓病、急性心筋梗塞および不安定なアンギナ（急性扁桃炎）の病因において重要な役割を果たすと考えられている。さらに、血小板の機能不全は心肺バイパス術後の出血における幾つかの主要因の一つである。また、血小板は各種増殖因子の放出によるアテローム発生の長期の過程に寄与すると考えられており、この血小板の機能は各種リポタンパク質の密度の増減により影響を受ける可能性があると考えられている。従って、血小板の機能についてのスクリーニングは重要で一般的な血液学的試験である。
【００２４】
これまでに、上記の測定は、サンプル内を通過する光の透過率を測定するボーン（Born）血小板凝集計を用いて、それぞれＰＲＰおよびＰＰＰにより示される、高濃度血小板血漿および低濃度血小板血漿の各サンプルについて行なわれていた。
【００２５】
米国特許第４，３１９，１９４号は全血における血小板分析が行なえる血小板凝集計を開示している。凝集剤が添加されている血液サンプル中にワイヤー形状の各電極が挿入されて、そのインピーダンスの変化が時間の関数として記録される。しかしながら、これらのワイヤー部材の移動により、電極間の距離およびインピーダンス測定値に変化が生じる。
【００２６】
さらに、クロノ−ログ・コーポレーション社（Chrono-Log Corporation）に譲渡されている米国特許第６，００４，８１８号は血小板凝集を測定するための方法を開示しており、この場合に、サンプルが通路を定めている各電極の末端部分における近接している平行な表面部分の間を流れる。これらの電極はサンプルを攪拌するための手段と共にその血液サンプルにより充たされているキュベットの中に配置されている。
【００２７】
発明の開示
本発明の目的は全血および血漿サンプル（本明細書においてサンプル流体として定められている）について凝固時間を測定できる簡単で安価な装置および方法を提供することである。
【００２８】
本発明の態様はサンプル流体の凝固時間の決定のために計器の中に挿入できる少なくとも１個の微小通路を含む廃棄可能な試験装置を提供している。
【００２９】
本発明のさらに別の態様は一体化した侵入装置および微小通路を提供しており、当該微小通路は上記侵入手段に対して流体を介して連通している。
【００３０】
本発明のさらに別の態様は本明細書において定められているような微小通路の中におけるサンプル流体の凝固時間を測定するための装置、および、上記微小通路の内表面部および／または外表面部に沿って配置されている各電極の使用により、当該微小通路に沿う上記流体の流れが何時またはどの場所で停止したかを使用中に決定するための手段を提供する。
【００３１】
本発明のさらに別の態様はサンプル流体の凝固時間を測定するための方法および装置を提供しており、この場合に、サンプルが微小通路の中に流れ、この場合におけるその流体のインピーダンスの変化が時間の関数としてモニターされる。
【００３２】
本発明は支持部材を備えている廃棄可能な試験装置を提供しており、当該支持部材の上またはその中に少なくとも１個の微小通路が備えられている。この微小通路の目的は上記流体サンプルを受容してこれに適応することである。この微小通路により受容されるサンプルは当該通路内に存在している、好ましくは、当該微小通路の内表面部および／またはサンプル収集用の貯蔵部分に塗布されている、各種の凝固活性化因子と共に混合される。その後、このサンプルはその流れが停止するか、その流量が特定の閾値よりも少ないと決定されるまで、上記通路の長さに沿って毛細管作用により流れる。その後、その移動した距離が上記通路の内側または外側のいずれかに配置されている各電極の間におけるキャパシタンスまたはインピーダンスの測定により間接的に決定される。通気孔が上記微小通路に沿う任意の適当な場所に備えられてサンプルの流れを可能にしており、これにより、その内部に収容されている空気または他の気体が排気できる。
【００３３】
上記の流体サンプルを容易に収集可能にするために、１個以上の微小通路に対して流体を介して連通した状態で貯蔵部分を備えることができる。あるいは、このサンプルは入口ポートを介して上記微小通路に直接的に移すことができる。
【００３４】
本発明の微小通路は直径を有することができ、あるいは、その長さに沿って変化している直径を有することもできる。この毛細管の長さに沿う流量はサンプルとその各壁部との間の表面接触面積の増加およびこれにより増加する摩擦によりその通路を充たすのに従って減少する。毛細管内における流量を達成する方法は、米国特許第４，７５６，８８４号において開示されているように、その毛細管の長さの関数として直径を増大することである。
【００３５】
しかしながら、一部の測定において、上記の長さに伴う流量の減少は有利であると考えることができる。一般的に、上記ＡＰＴＴの測定法は凝固が生じたと考えられる状態になるまでに５００秒までの時間の経過を必要とする。長い通路の長さは長い時間にわたり流れを維持することが必要になるので、流量における減少はいずれも必要な全体のサンプル量を減少するために役立つと考えられる。
【００３６】
さらに、上記微小通路よりも大きな容量の貯蔵器を当該微小通路に対して液体を介して連通している状態で備えることも可能である。このようなチャンバーの目的はサンプルを初期的に収集することである。使用中において、このサンプルは入口ポートに供給され、この場所からこの液体は上記チャンバーの中に吸引される。例えば、このサンプルが指をランス処理することにより得た毛細血管の血液である場合に、使用者はこのチャンバーが適当な量に充填された後にその指を外すことができる。その後、このサンプルは比較的に小さい毛細管の通路に入りこれに沿って移動する。この場合に、トロンボプラスチン等のような、各種の凝固促進因子を上記チャンバーの内壁部または上記毛細管の各壁部に塗布することができる。
【００３７】
上述したように、１個以上の通気孔を備えて上記毛細管に沿う流体の流れを可能にすることができる。また、これらの通気孔は流体の流れを調整するために使用できる。例えば、第１の通気孔を流体がチャンバーの中に入るが後続の毛細管通路内に流入しないように配置することができる。さらに、第２の通気孔を開口して、その微小通路に沿う流体の流通を可能にできる。あるいは、この流体の流れは別の流量調整手段の使用により調整することも可能である。任意の適当な流量制御法がこのような調整方法を行なうための対応する手段と共に使用できる。例えば、圧電式ポンプ処理、（例えば、気泡の脱出を可能にすること、あるいは弁の開放による）選択された導管に沿う流れの「遮断解除（unblocking）」等のような動電学的なまたは機械的な方法がある。特定の実施形態において、上記流量調整手段は上記の導管／微小通路内に配置されている疎水性ゲートにより構成されている。本明細書において開示されているような疎水性ゲートとは、親水性の通路内における疎水性の表面領域を意味し、これにより、その流体の流れが妨げられる。このようなゲートの疎水性の性質を変化することにより、すなわち、この疎水性の領域をさらに親水性にすることにより、流体がさらにその通路に沿って流れることができるようになる。すなわち、このような疎水性ゲートは単一の微小通路内における流体の流れを調整するために使用することができ、あるいは、１個の微小通路から他の微小通路に流れを変えるまたは方向を直すために使用できる。
【００３８】
あるいは、上記ゲートの疎水性の性質をそのまま維持して、（例えば、機械的なまたは電子浸透圧式のポンプにより供給される）増加したポンプ処理力を加えることにより流体をこの疎水性ゲートに対して強制的に流すことも可能である。
【００３９】
上記サンプルの電気的特性の測定についての基準を設定する各種の電極を上記微小通路の長さに沿って備えて、その全長にわたり、あるいは、その長さの一部分に沿って延在することができる。また、これらの電極は上記支持部材上の各接触点に接触している。この部材片は計器内に挿入するように設計されており、この支持部材における各接触点が上記計器内の対応する各接触点に対して係合して電気的に接触するようになっている。その後、各電極により測定される各種の電気的パラメーターが上記計器に送られ、この計器がその信号を解釈して結果を提供する。また、この計器はＩＮＲ値を与えることのできる保管された較正情報も有している。
【００４０】
上記の各電極は任意の不活性な導電体とすることができ、その他の炭素、金またはプラチナ等の中から選択することも可能である。これらの電極は上記微小通路の全長またはその一部分に沿って延在している。また、これらの電極は上記微小通路上におけるインク印刷により、あるいは、例えば、真空式またはスパッター式の別の蒸着手段により製造できる。これらの電極は各通路の外側または内側のいずれかに沿って延在できる。この微小通路の外側に配置されている各電極の利点の一つはこれらの電極が、それぞれその物理的形状および化学的組成の両方により上記の凝固過程に影響を及ぼす可能性がある場合に、上記サンプルに対して接触しないことである。さらに、炭素は血液中の各種の物質を吸着できるので、その表面の化学的性質に影響を及ぼす。
【００４１】
上記の各電極は任意の形状および寸法にすることができ、一般的に、いずれの場所においても、上記通路の外周における１％乃至９９％の幅にすることのできる線または薄い帯域として存在し得る。これらの電極は一般的に上記通路における反対側の各面部に配置され、必ずしも同一の幅を有していない。上記において開示されているように、これらの電極は実質的に全ての内表面部または外表面部の領域を被覆していてもよく、あるいは、小部分のみを被覆していてもよい。一例の実施形態によれば、これらの電極は導電性の材料により充たされている第１の通路を形成し、且つ、試験流体を搬送するための第２の通路を形成することにより、流体通路における反対側の各面部に備えられており、この第２の通路は第１の通路を横切っており、これにより、２種類の導電性の部分がこの第２の通路における反対側の各面部にそれぞれ形成されている。さらに、上記装置が電子浸透圧性の力により動作する流量調整手段を有している場合に、上記の各駆動電極は好ましくは互いに近接して配置されている。このことにより、不要に高い電圧をかけることなく高い電場が達成可能になる。
【００４２】
本発明により形成される上記導電性の各部分は電気化学センサーの構成において利用できる。上述した交差式の通路を作成するための微小加工技法は互いに近接して形成されることが可能である各微小通路を製造してこれらの高密度なアレイを可能にするために使用できるので好ましい。
【００４３】
本明細書において用いられているように、用語の「微小通路（microchannel）」は任意の適当な断面、すなわち、その最小の横方向の寸法が約５００μｍよりも小さい通路を意味する。さらに、本発明の好ましい実施形態における微小通路において、上記の寸法は好ましくは２００μｍよりも小さく、最も好ましくは約１０μｍ乃至２００μｍである。また、この通路の長さは特定の試験に応じて任意にすることができる。しかしながら、一般的に、この通路の長さは２００ｎｌ乃至２μｌの一定容積を与える１ｃｍ乃至１０ｃｍになる場合が多い。例えば、４０μｍの直径を有する３０ｃｍの通路の全体の容積は約１９μｌになる。
【００４４】
上記の微小通路は分析物感知装置の概念において多数の理由により有益的である。すなわち、アッセイを行なうために必要とされる流体の容積が相当に小さいことである。体液の測定の概念において、少ないサンプル量はこのような量が有効な試験のための十分な量を提供することを容易にするという意味において有益的である。この試験は、例えば、フィンガーステイックまたはその他の適当なランス用の部材における毛細管により得られる全血サンプルを用いて行なうように設計されている。従って、サンプル量の減少はさらに、比較的に小さい針を皮膚のランス処理に用いることができるという理由により、減少した痛みにもつながる。
【００４５】
上記のような測定装置に微小通路を組み込むことにより、不十分な凝固形成を示すサンプルの場合でも、その微小通路内に定められているこの通路の比較的に小さい横方向の寸法が少量の凝固でさえもその流体の流れをその通路の中に必然的に阻止するという理由から、その凝固にかかる正確な時間の決定が達成できることが認識されると考える。さらに、微小通路は全体に少ないサンプル量を必要とし、その長さを損なうことなく妥当な表面積部分の上に巻き付けるかその他の様式で適合することができる。また、上記ＰＴ測定における血液に対応する、例えば、２０秒乃至３０秒の長い凝固時間に適応するため、および比較的に高い測定の解像度を提供するために、上記通路の長さを最大にすることが重要である。
【００４６】
上記の流れが停止する時間を決定するための手段は直接的に行なうことができ、例えば、この手段は流量センサー、好ましくは、電子的にその流量を感知するセンサーを含むことができる。明らかにこの感知される流量がゼロであるか、少なくとも閾値よりも低い場合には、その流れは既に停止していると決定される。
【００４７】
上記の流量は上記通路を跨ぐ２個の電極間におけるインピーダンス値の変化率により測定される。これらの電極は既に説明されているように形成できることが好ましい。さらに、このインピーダンス値における抵抗性の成分が測定できる。例えば、血液の移動量の程度に応じて増加分の信号を得るために上記通路に沿ってアレイ状の各電極を離間させることができる。あるいは、単一の大形の電極をこの通路の壁部に沿って備えることにより、当該電極と対電極との間における抵抗がその大形の電極が被覆されている程度に応じて決まる。
【００４８】
好ましくは、上記インピーダンスにおける純粋に容量性の成分が測定される。このことは各電極をサンプル流体に接触させる必要がないことを意味する。この場合においても、一連の離間した電極は別個の読取値を与えることができ、あるいは、好ましくは、単一の対の細長い電極を、例えば、通路の反対側の壁部にそれぞれ形成できる。なお、これら２個の「プレート（plates）」の間のキャパシタンスが空気および血液の相対的な誘電率（dielectric constants）における差として通路の血液により充たされている程度により変化することが認識されると考える。
【００４９】
光学的な感知技法により、極めて短い経路の長さにより狭い毛細管を跨いで測定する場合に困難さが生じて、この後者（の経路の長さ）はその光学的な信号の強度に依存している。あるいは、上記通路に平行な光の照明が各種光学要素の正確な位置合わせならびに鏡の使用を必要とする。さらに、その凝固処理中に、サンプルの先端側のエッジ部分が最初に凝固する傾向を有する。従って、通路に平行に配向されている光は未凝固状態および凝固状態の血液をそれぞれ通過するので、その測定がさらに複雑になる。加えて、このようにして生成される、例えば、スペックル・パターンの結果としての、光学的信号は複雑であり、これらの結果を評価するために複雑なアルゴリズムを必要とする。また、各種の光学要素も高価であり、光源および検出器を必要とし、凝固処理を観察するためにどの場所に配置すべきかについての問題が残る。一方、本発明においては、上記の各電極が上記通路に沿ってそれぞれ延在しているので、その検出システムの配置に関して上述したような問題が全く生じない。また、測定されるインピーダンス値が上記微小通路の直径に間接的に比例しているので、極めて小さい直径がこの点において実際に有利である。これらの電極は上記通路の長さに沿って配置されているので、これらの電極により測定されるインピーダンス値は累積的な測定値であり、そのサンプルにより被覆されている長さまたは容積に応じて決まる。従って、その凝固処理をモニターするためにどの場所に各電極を配置すべきかについての問題は上記ほど重要な問題ではなくなる。さらに、本発明の方法に基づく検出システムは光学システムよりもその製造がはるかに容易で安価である。
【００５０】
平行なプレート状のコンデンサーのキャパシタンスは以下のように与えられる。
Ｃ＝ε0 εr Ａ／ｄ
この場合に、
ε0 ＝自由空間の誘電率
εr ＝各プレート間における誘電体の比誘電率
Ａ＝ 各プレートの表面積
ｄ＝ 各プレート間の距離
【００５１】
各電極が幅ｗおよび長さｌを有すると仮定すると、上記の式は以下のようになる。
Ｃ＝ε0 εr ｗｌ／ｄ
【００５２】
さらに、上記通路が比誘電率ε1 を有する血液により距離ｘだけ部分的に充たされていて、その通路の残りの部分が空であり、比誘電率ε2 を有する場合に、これら２個の隣接している通路内の部分は分離しているコンデンサーとして見なすことができる。従って、この充たされている部分のキャパシタンスは以下のようになる。
Ｃfilled＝ε0 ε1 ｗｘ／ｄ
【００５３】
一方、空の部分のキャパシタンスは以下のようになる。
Ｃempty ＝ε0 ε2 ｗ（ｌ−ｘ）／ｄ
【００５４】
上記２種類のキャパシタンスは電気的に平行であるので、これらの組み合わせのキャパシタンスはそれぞれの和に等しく、以下のようになる。
Ｃ＝ε0 ε1 ｗｘ／ｄ  ＋  ε0 ε2 ｗ（ｌ−ｘ）／ｄ
＝ε0 ｗ／ｄ（ε1 ｘ  ＋  ε2 ｌ  −  ε2 ｘ）
【００５５】
従って、上記の合計のキャパシタンス、すなわち、Ｃを測定して、その他の各定数を知ることにより、距離ｘ、すなわち、上記血液が移動した距離が以下のように計算できる。
Ｃ＝ε0 ｗ／ｄ（ε2 ｌ  ＋  ｘ（ε1   −  ε2 ））
ｄＣ／ε0 ｗ＝（ε2 ｌ  ＋  ｘ（ε1   −  ε2 ））
ｘ＝１／（ε1   −  ε2 ）（ｄＣ／ε0 ｗ  −  ε2 ｌ）
【００５６】
上記の式により、凝固前に血液が移動する距離のｘの値を測定することが可能であること、ならびに、流れが止まるまでにかかる時間を決定するためにキャパシタンスの変化の比率をモニターすることが可能であることが分かる。このことにより、血液の凝固時間が長いほど、その通路に沿う血液の進行距離が大きくなるので、上記プロトロンビン時間の相対的な測定値が得られる。
【００５７】
それゆえ、上記の結果は、例えば、直接的な時間の測定におけるクロス・チェックとして使用できる。
【００５８】
さらに、上記の各式により、上記キャパシタンス、特に、上記の各プレート間に血液を導入することにより達成されるキャパシタンスの変化は各プレート間の距離ｄに対して逆比例することも分かる。従って、各プレートに対して平行な方向よりもこれらに対して垂直な方向における通路の断面寸法が優位差をもって小さいほど、上記キャパシタンスＣの値においてさらに大きな絶対的変化が達成できることが分かる。しかしながら、大きなキャパシタンス値の変化が得られても、このことは凝固形成時における流れの迅速な停止の必要性に対して一致しない可能性がある。従って、別の実施形態において、平行な微小通路のアレイが備えられており、それぞれが一対の電極を有していて、累積的なキャパシタンスにおける変化が測定される。この構成は同等に大きな変化が得られるが、凝固形成により流れが停止される傾向を損なわない。上記の適用例と共に、複数の電極を内部に備えている微小通路に対する多くの別の認識される適用例が存在しており、それゆえ、さらに広範囲な態様において、本発明は微小通路およびその内部における一対の電極を備えている装置を提供している。さらに別の実施形態において、それぞれ異なる直径の複数の微小通路のアレイが提供できる。これら複数の通路または単一の通路は直径を有していてもよく、あるいは、その長さに沿って変化していてもよい。例えば、この通路の直径はサンプルの流れを速めるか遅くするために変更可能であり、これにより、これら通路の表面に配置されている凝固促進用の化学物質を効果的に可溶化することができる。さらに、例えば、上記のＰＴおよびＡＰＴＴを同時に行なうことを可能にするために、異なる通路の中に異なる凝固促進用の化学物質をそれぞれ表面被膜として供給できる。
【００５９】
上記微小通路自体は適当な物理的特性を有する各種の材料により製造できる。この微小通路は良好な熱伝導性を有しており、滑らかな毛細管の流れ、および均一な試薬の被膜を可能にすると共に、それ自体は上記の凝固過程を促進しない。このような材料はさらに血液凝固が開始した後に、その流れが停止するか速度を低下することを確実することも必要である。例えば、種々の調査により、ホウ素ケイ酸塩（硼珪酸塩）または市販のケイ素化ホウ素ケイ酸塩に対する接触が上記ＰＴを著しく短縮することが示されている。それゆえ、このような材料の使用を回避している。さらに、上記の各通路は必要であれば毛細管の遅延用または促進用の物質により被覆することも可能である。
【００６０】
別の実施形態において、上記微小通路はサンプルがその微小通路の中に流れて、所定の深さまで充たし、その場所で横方向の流れが停止するように設計できる。この場合の各電極はその通路の内表面部または外表面部に備えることができ、各電極はその通路の全体部分または一部分のいずれかに沿って延在している。この場合も同様に、その凝固過程が時間に対するインピーダンス値の変化の測定により観察できる。このインピーダンス曲線の測定およびこれに続く分析により、その凝固の開始時点を決定できる。
【００６１】
本発明による微小通路は任意の適当な技法により製造できる。特に、備えられる場合に、これらの微小通路は型押、プラズマ・エッチングまたはレーザー光溶融等の任意の適当な微細製造技法により作成できる。また、この微小通路の材料については、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレンまたはポリイミド等のような任意の適当な微細製造されたプラスチック材料により製造できる。なお、好ましいポリマーは各種のポリカーボネートである。これらの材料は後続のレーザー仕上げ処理により二次的なマイクローまたはナノースケールの構造を形成することを可能にする（例えば、上記微小通路内に任意の所望のパターンまたはその他の仕上げ部分を形成することができる）。また、ポリスチレンはそのラミネーション（貼り合わせ）処理において好ましい特性を示す。従って、ポリカーボネートを下側のラミネート層として使用して、ポリスチレンを上側のラミネート層として使用することが可能である。通常的なラミネーション処理はホイル材または箔を支持体または別のホイル材に結合するために感圧型または熱溶融型の接着剤により被覆されている各種のホイル材を使用する。このような標準的な方法は上記に関連する幾つかの問題を有する可能性がある。先ず、印刷処理に適しているホイル材が必要である。このことは印刷装置内における問題によりいずれの感圧接着剤においても困難である。このような問題は熱溶融型の接着剤により被覆されているホイル材により対処することができ、この場合に、この接着剤は昇温条件下（例えば、８０℃）においてのみ粘着性を有する。各電極およびその他の構造体を印刷するためのインクの付着はこのシステムにより極めて容易であるが、このシステムもまた上記のラミネーション工程において幾つかの問題を有する可能性がある。この粘着層は昇温条件下において実質的に液体になり、これにより、印刷された構造体がその形状を失って引き伸ばされて変形する。このような変形は電極における外観の問題だけでなく、その電極表面（このことはその応答信号に直接的に比例する）ならびにその材料の内部抵抗および電気−触媒的な特性も変化する。
【００６２】
上記の問題とは別に、上記粘着材が通路に流入すること、詰ることまたは当該通路をゆがめること等のさらに別の問題が存在する。従って、上述したチップの場合には、その最も有利な処理はチップのベース・プレートに対して予め印刷されているホイル材を無接着剤式の熱的な結合処理である。この結合処理は型押工具またはホット・ローラー・プレスにより昇温条件下において行なえる。また、この温度は上記ポリマーのガラス転移温度（Ｔg ）に近く、それゆえ、このポリマーにおける低分子量の部分は移動可能になり粘着性を示すが、このポリマーの高分子量の部分は上記のホイル材またはフィルムの構造的完全性を依然として支持する。このようなポリマーの低分子量の部分は両方の部材片（ベース・プレートおよび各電極を伴うホイル材）を一体に結合し、さらに、印刷されている各電極の形状を保ち、５乃至３０μｍの厚さにすることができる。それゆえ、そのベース・プレートと印刷された各領域との間における漏れがなくなる。理想的な結合がポリスチレン上におけるポリスチレンまたはポリカーボネート上におけるポリカーボネートのような同一の熱可塑性ポリマー同士により達成される。しかしながら、適正な様式および温度／圧力の組み合わせにより、ポリカーボネートをポリスチレンに結合することも可能である。ジュロ−プラスチック（duro-plastic）性の（非熱可塑性の）材料はこのような処理において適さない。
【００６３】
上記の材料はその微細製造性等、凝固過程に対する不活性性、親水性の程度、滑らかな通路の形成の可能性、熱容量および熱伝導性、表面における電極の保持性、丈夫さ等のような種々のパラメーターの適正に基づいて選択される。望まれる場合に、この材料は親水性の程度、すなわち、毛細管作用の程度を調整するためにさらに別の表面被膜を有することができる。このことはさらに血液サンプルの流量を決定する。
【００６４】
本発明による測定装置は任意の適当な技法により製造できる。特に、備えられる場合に、上記の微小通路は型押、プラズマ・エッチングまたは射出成形を含むがこれらに限らない任意の適当な微細製造技法により作成できる。
【００６５】
１個以上の電極を第２の表面上に形成して、これらを上記装置における本体支持部材に張り合わせることが可能である。これらの電極をその支持体上に付着するために使用する方法は、好ましくは印刷法から、さらに好ましくはスクリーン印刷法から選択できる。あるいは、化学的または物理的な真空蒸着技法が採用できる。一般に、本発明の全ての実施形態による電極は炭素、金、プラチナ等のような任意の適当な不活性な材料により形成できる。一例の実施形態によれば、随意的に各種の試薬により被覆されている炭素電極がスクリーン印刷により上記第２の支持体上に供給され、この支持体がさらに上記支持部材の上に貼り合わされることにより、その１個以上の通路が閉鎖される。このことはその実施形態において極めて直線状の製造方法を可能にし、この場合に、各電極は閉鎖状の通路の中にそれぞれ形成される。
【００６６】
１個の支持体を別の支持体に貼り合わせることは通常的に両方のラミネート材が完全に整合していて、さらに別の整形または切断を必要としない状態で行なわれる。しかしながら、上記の装置は、例えば、最初に貼り合わせ工程を行なった後に切断工程を行なうことにより製造可能であり、この場合に、その第２の支持体はその支持部材の形状に対して整形できる。この貼り合わせは超音波または熱的な溶接または結合、あるいは、接着剤の使用による等の種々の方法により行なうことができる。上部の支持層を支持部材に貼り合わせる前に、上記微小通路の各壁部および／または貯蔵部分をＤＡＤＥバーリング（DADE Behring）から入手可能なトロンボプラスチン凝固剤であるトロンボレルＲ（Thromborel R）（商標）等のような凝固促進剤の層により被覆できる。
【００６７】
上記試験片はさらにその支持部材を加熱するための手段を含むことができ、これにより、血液または血漿が上記微小通路の中において所定の温度に加熱できる。この手段は上記支持部材自体に備えることができ、あるいは、上記微小通路の外表面部に備えることも可能である。また、このような手段は上記計器に対して電気的に接触している付加的な電極の形態にすることができ、これにより、熱が計器からこれらの電極に流れる電流により発生する。あるいは、サンプルの加熱が試験片を計器の中に挿入することにより達成でき、この熱はその計器自体により発生されて、対流によりサンプルを加温するように作用する。加えて、温度制御手段を備えることができ、この手段は上記加熱手段を制御してそのオン／オフを切り替えるか、あるいは、加熱速度を変更するように作用する。この様式において、サンプルは一定温度、あるいは、特定の温度範囲内に維持できる。このような試験片自体における加熱手段の供給はサンプルが可能な温度の比較的に良好な制御を伴って比較的に迅速且つ効率的に加熱できるという事実により好ましい。一例の実施形態によれば、上記測定電極は加熱用の電極として機能することもできる。
【００６８】
上記試験片は適当なサンプルが供給される時間、すなわち、測定を開始する時間を検出するための手段を有することもできる。このような充填検出手段は上記の流体貯蔵部分の中に配置することができ、あるいは、２個の離間している電極により構成可能であり、これらの間における測定によりその貯蔵部分の充填状態が決定できる。上記計器内に存在している制御装置が任意の流量制御手段の動作を制御してその装置におけるあらゆる機能不全を指示することができる。このような充填検出電極により決定される充満した貯蔵部分の指示により、上記制御装置に信号が送られ、さらに、この制御装置がその毛細管に沿ってサンプルを流す任意の流量動作手段を制御する。
【００６９】
さらに、上記計器はその試験結果を表示できる。加えて、この計器は記憶能力を有することができ、その情報をダウンロードすると共に外部からダウンロードされる情報を保有できる。また、この計器は、必要であれば、その結果の帰結として採るべき必要な動作が何であるかを示すためのアルゴリズムを備えることもできる。この計器は医者またはウェブサイトに対して情報をダウンロードおよび受信できる無線通信装置とすることができる。さらに、この計器は患者に関する個人情報を保管および翻訳処理する能力も有することができる。また、この計器は各試験片に関する情報を遠隔的に読み取る能力を有することができ、さらに、バッチ較正コードを遠隔的に、すなわち、光学的な様式等により、保管することもできる。
【００７０】
一例の実施形態によれば、上記支持部材はその一端部において一体型の針を伴って形成されており、上記第２の支持体がさらにこの支持部材の上に貼り合わされて、通路が形成されてその侵入部材が露出した状態に維持される。また、別の実施形態によれば、上記一体型の皮膚侵入部材は一方の側において開口した状態で備えられている。この侵入部材は、皮膚内に侵入する際に、その皮膚自体がその部材における壁部を中空の針のように動作できるように効果的に形成するように構成されている。最も好ましくは、このような構成はその侵入部材を、例えば、Ｖ字形状のように、その開口側からテーパー状に離れている各壁部を伴って形成することにより達成される。これにより、さらに別の態様において見た場合に、本発明は流体を入手して測定するための装置を提供しており、この装置は少なくとも１個の長手方向側の開口部を有する皮膚侵入部材を備えており、この別の側は、この侵入部材が皮膚の中に挿入されている時に、その侵入されている皮膚をその部材における残りの長手方向の側として効果的に作用させるように構成されている。
【００７１】
さらに別の態様において見た場合に、本発明は流体内における分析物の濃度を測定するための装置を製造する方法を提供しており、この方法は支持部材を供給する工程、この支持部材における表面に開口状の通路を形成して当該支持部材の上に第２の層を貼り合わせることにより上記通路を閉鎖する工程を含む。さらに、本発明はこのような方法により製造される装置にも及ぶ。
【００７２】
上記の針は好ましくは皮膚の侵入を補助するように形付けられている。例えば、この針の先端部分は好ましくは円錐形状である。さらに、この先端部分の領域は好ましくは０．２ｍｍよりも小さい幅、最も好ましくは０．０５ｍｍよりも小さい幅の減少された断面を有していることが好ましいと考えられる。
【００７３】
さらに、上記針は好ましくは皮膚内への挿入時に封鎖される危険性を最少にするように構成されている。例えば、この針の孔を、従来的な針とは異なり、その針の側面に備えることができる。好ましくは、この針の孔は凹状であり、これにより、侵入時の皮膚に対する接触、さらに、可能な封鎖および／または損傷が回避できる。
【００７４】
上記針は好ましくは毛細管作用によりサンプル流体が吸引されるように穴を有している。
【００７５】
上記の装置は血液または血漿中における凝固時間の測定に適している。この装置はプロトロンビン時間（ＰＴ）の測定に適しているが、この技法により測定可能な別の凝固時間は活性化部分プロトロンビン時間（ＡＰＴＴ）、活性化凝固時間（ＡＣＴ）およびトロンビン凝固時間（ＴＣＴ）である。
【００７６】
図１において示されているように、上部支持体１０１および下部支持体１０３を備えている廃棄可能な試験片１００が提供されている。微小通路１０２は下部支持体１０３の上面部に形成されている。第２の支持層１０１が支持部材１０３の上部に貼り合わされているので、開口状の微小通路１０２が閉鎖されている。さらに、電極１０４が上記各支持層の外表面部に上記通路と同一面状にそれぞれ形成されている。これらの電極は図１において示されているようにこの装置のエッジ部分までその全体の外側の長さに沿って延在可能であるので、それぞれのリード線と計器（図示されていない）との間において適当な電気的な接触を行なうことができる。各電極はこれらを保護するためにこれら自体をさらに別のラミネート材により被覆できる。さらに、サンプルが初めに流入する貯蔵部分１０５およびサンプル入口ポート１０６も示されている。また、図示されているように、この入口ポートは上記微小通路に対して実質的に同じ高さであり、サンプル貯蔵部分は毛細管作用により充たされる。しかしながら、サンプル入口ポートを装置の上側に配置して、貯蔵部分を重力により充たすことも可能である。あるいは、この貯蔵部分を装置の外部に配置して、サンプル収集装置として機能させることもできる。また、この貯蔵部分を試験片の上面部に取り付けることもでき、射出成形等の任意の従来的な方法により形成可能である。図１において示されていないが、上記通路からの空気の排出を可能にする各通気孔、加熱用または充填検出用の各電極または各流動制御装置も存在し得る。
【００７７】
上記流動制御装置はそれ自体を上記微小通路に沿って配置できる。各図面は例示のみを目的としており、装置内における各部品の相対的な寸法を反映していない。従って、上記貯蔵部分は上記微小通路に対して特定の容積を有することができ、測定を行なうために適当な容積の流体を保管できる。この貯蔵部分は長方形の形状であるとして示されているが、しかしながら、この貯蔵部分は任意の適当な形状を有することができる。
【００７８】
図２は別の実施形態を示しており、この場合に、各電極は各ラミネート部材の内表面部にそれぞれ配置されている。あるいは、各電極を上記通路の内側または外側のいずれかに沿ってそれぞれ離間した間隔で存在させることも可能である。さらに、図１および図２の代替的な構成として、両方の電極を上方または下方のラミネート部材のいずれかに備えることも可能である。
【００７９】
代替的な実施形態が図３において概略的に示されている。この図において、微小通路２０２が装置における表面積に対して増大された長さを達成可能にするために螺旋形状であることが分かる。
【００８０】
さらに、当該技術分野における熟練者であれば、上記２個の電極間のキャパシタンスが、とりわけ、上記微小通路における内容物の比誘電率に比例することが認識できる。また、血液の比誘電率は水の比誘電率とほぼ同一であると推定でき、それゆえ、その値は８０程度である。一方、空気の比誘電率は約１である。
【００８１】
従って、２個の電極１０４の間の全体的なキャパシタンスは血液により充たされている微小通路１０２の割合に応じて決まる。それゆえ、上記プロトロンビン時間の代替的な推定値がこのキャパシタンス値を測定することにより得られる。さらに、この値はそのプロトロンビン時間に対して経験的に較正されて、これら２個の値が一致しない場合に、繰り返しの測定を必要とする誤差を指示するために用いられる。
【００８２】
微小通路に液体を介して連通している入口ポート１０６は上記のような螺旋形状の微小通路の構成に関連して示されているが、任意の構成に対応できる。すなわち、この入口ポートはこのポートに接触するサンプルが微小通路の中に移動するように構成されている。前方エッジ部分１０９は平坦状であるとして示されている。しかしながら、このエッジ部分１０９は丸みを付けた形状、あるいは、人間工学的に有利な任意の別の形状を有することができる。あるいは、サンプルを微小通路に液体を介して連通している貯蔵部分に供給することも可能である。
【００８３】
図４ａは複数のチャンネルを有する代替的な実施形態を示している。これらのチャンネルは共通の入口ポートを有しているが、流体が１個のチャンネルから別のチャンネルに流れないように設計されている。図４ｂは異なる寸法の複数のチャンネルを示している。このような異なる寸法を選択することにより、上記微小通路の各壁部に接触する血液の周囲に対する断面積の比率を変化することができる。さらに、このような異なる直径の複数の通路を有することに加えて、１個以上のチャンネルがそれぞれの長さに沿って変化している断面積を有することもできる。
【００８４】
図５ａ乃至図５ｃは本発明の２個のさらに別の実施形態を示しており、これらは流体の凝固を測定するために適している一体化した侵入部材および微小通路をそれぞれ示している。図５ａにおいて示されている装置１１５において、この装置が第２の層を取り付けたまたは貼り合わせた（図示されていない）層１１６により本質的に作成されていることが分かると考える。この最下層の支持層１１６は成形または型押された微小通路１１８、ならびに、当該微小通路の入口１０３のすぐ近くに配置されている一体に成形されたランス１１９を有している。製造中に、この微小通路１１８はプロトロンビン等のような適当な試薬により被覆することができ、この試薬は、例えば、スクリーン印刷またはインク−ジェット印刷、あるいは、製造中における噴霧塗布等のような印刷処理を含む任意の従来的な手段により供給できる。一方、最上層１１７は測定用の電極が形成される通路の下側に位置決めできるように上記下部層に取り付けられる。あるいは、この電極はこのラミネート材１１７の外表面部に配置することもできる。さらに、図５ａ乃至図５ｃにおいて示されていない構成要素として、液体の収集用の貯蔵部分、充填検出電極、通気用または加熱用の電極等がある。さらに、１個以上の通気孔を任意の従来的な位置に設けることができる。また、図５ａにおいて示されていない要素として、電気的なパラメーター、すなわち、インピーダンスまたはキャパシタンスの測定をそれぞれの間において行なう別の電極も含まれている。各電極の端部と試験計器内に配置されている適当な接続点との間に電気的な接続が形成できる。上部層１１７はこの目的のために各トラック３２１に対する接触を可能にするように下部層１１６よりもわずかに長くすることができる。このような特定の実施形態により、各電極は上部のラミネート材１１７に沿って間隔でそれぞれ備えられている。あるいは、上記微小通路に実質的に平行に備えられている１個の電極を備えることもできる。また、図５ａにおいて示されていない要素として、上記の説明と一貫している上部または下部の各ラミネート材１１６，１１７、すなわち、上記微小通路の内表面部または外表面部における任意の適当な位置に備えることのできる「対（counter）」電極がある。
【００８５】
図５ａにおける試験片１１５のランス１１９が実質的にＶ字形状の断面でありその先端に向かってテーパー状になっていることが特に分かると考える。このことは、図５ｂにおいて示されているように、使用者の皮膚１２３を孔あけする際に、このＶ字形状部分の２個の面がその皮膚１２３の一部分を押し分けて、その表皮を押圧して残りの壁部１２３により囲まれた状態の通路１２４を形成する。これにより、開口状の通路が皮膚内に挿入された時に閉鎖状の通路に変わる。このことにより、極めて微細な中空の針の成形を要することなく、流体を上記のように形成された通路１２４および微小通路１１８の中に吸引できる。この微小通路１１８もまた製造の便宜のためにＶ字形状を有して形成することが可能であるが、図５ｃおよび図５ｄのわずかに変更されている実施形態により分かるように、このことは本質的ではなく、これらの図においては、その微小通路１１８’は長方形の形状を有している。
【００８６】
上記試験片１１５の使用において、その使用者は先ずこの試験装置を計器の中に挿入する。あるいは、この試験装置は単一の装置として、あるいは、カセットの中に個別に包装されている複数の装置として、一体化されている測定およびランス用の装置の中に装填できる。その後、使用者はランス１１９により自分の皮膚を孔あけし、サンプルが、毛細管作用により、そのランス１１９および皮膚１２２により形成される通路１２４の中を通り、好ましくはサンプルの微小通路の中への流れを開始するための充填検出手段を含む充填用貯蔵部分を介して、微小通路１１８の中に流れ込む。
【００８７】
図５ｄ乃至図５ｇは図５ａおよび図５ｂのランス１１９の実施形態に対する代替例としての皮膚における体液収集用の層の中に挿入するための各種ランスの代替的な実施形態をそれぞれ示している。図５ｄにおいて、ランス１１９ａは装置１１５（図５ｄにおいて示されていないが図５ａにおける装置と同一である）からの一体に形成されている尖った突出部分であり、このランス１１９ａの厚さ全体を切り抜いている長手方向の毛細管通路１２１ａを有している。このランス１１９ａの尖った先端部分１２５ａにおいて、通路１２１ａの拡大された部分１２３ａが設けられている。この拡大された領域１２３ａもまたランス１１９ａの厚さ全体を通して切り抜かれている。また、ランス１１９ａの基端部１２７ａにおいて、その毛細管通路は図５ａの装置１１５における微小通路１１８に接続している。
【００８８】
図５ｇにおいて最良に示されているように、上記図５ｄの実施形態はそのランス１１９ａの各対向面部から毛細管通路１２１ａ内への流体の流入を可能にしており、皮膚の壁部がこのランス１１９ａの壁部と協同して閉鎖状態の通路１２１ａを定めている。その後、この流体は上記の溜まり領域１２３ａの中に蓄積されて、この溜まり領域１２３ａから毛細管通路１２１ａの中に流れると共に、皮膚から毛細管通路１２１ａを介して微小通路１１８の中に直接的に流れることが可能になる。
【００８９】
図５ｅの実施形態において、図５ｄの設計と類似している設計のランス１１９ｂが示されているが、上記の大形の溜まり領域１２３ａが除かれている。この溜まり領域１２３ａの除去により、このランス１１９ｂを比較的に狭い横方向の寸法にすることが可能になる。各種の成形された部品によりこの装置を製造することに加えて、基部部材１１６、ランス１１９，１１９ａ，１１９ｂは導電性の材料からの型押処理が可能である。このような場合において、この基部部材は電極にすることができる。さらに、導電性の基部部材およびランスは任意の別の許容可能な様式（例えば、金属素材の光化学エッチング、機械加工またはその他の製造技法）において説明または形成されている金属により型押できる。また、この導電性の基部部材はステンレス・スチールにより作成できるが、この部材は、例えば、金、プラチナまたは銀等の別の金属によるめっき処理または誘電性の絶縁体による被覆も可能である。
【００９０】
図５ｈは好ましくは金属シートの単一片から型押処理した一体に形成されている基部部材およびランスを示している。この金属は好ましくは金または銀等のような貴金属により随意的に被覆されているステンレス・スチールを含むがこれに限らない。さらに、この基部部材の上に微小通路が示されており、この上に試験片等の別の層を取り付けることができる。さらに、図５ｈは長方形の通気孔８１を伴う型押処理した侵入部材も示しており、この通気孔は流体がランス８３により感知領域８２の中に取り込まれた時にその流体の流れが停止することを確実にする毛細管の中断部分としても作用する。なお、この通気孔は任意の適合な寸法または形状にできる。
【００９１】
図６ａおよび図６ｂはさらに別の構成を示しており、この場合に、微小通路３００の各側面が当該微小通路３００の各壁部に一体に形成されている一連の長手方向に離間している電極３８の各対により構成されている。これらの電極３８を形成するために、一連の平行な通路３４が先ず支持材料３０２に切り込まれる。その後、これらの通路が炭素により充填されて、これらが導電性になる。その後、微小通路３００が通路３４にそれぞれ交差するようにこれらの平行な通路３４に対して直角に形成される。このことにより、この微小通路３００の両側に対向している各電極３８が形成できる。
【００９２】
上記の構成はそれぞれの隣接している各電極３８の対の間の電気的な抵抗を測定することにより微小通路３００に沿う血液の進行のモニターを可能にする。血液がそれぞれの連続している対に到達するのに従って、その抵抗が開口状の回路から２００キロオーム程度の一定値に降下する。これにより、その移動距離に対応する別個の読み取り値が得られる。また、このような構成は各電極３８が血液に自然に接触可能である状態であることも示す。上記微小通路に流体を介して連通している入口２０６がその支持体の外表面部に備えられている。また、通気孔２０７が空気またはその他の気体を通路から排出してサンプルの流入を可能にするように上記微小通路の離れた端部に配置されている。この通気孔は微小通路に沿う任意の適当な場所に配置することができ、あるいは、この通気孔は無シール状態の毛細管の端部２０８に配置することもできる。さらに、一組の金属製の部材片またはワイヤー２０９が上記微小通路の両側に沿って配置されていて、その長さに沿って延在している。これらのワイヤーはそれ自体で計器に接続するように設計されている一組の接触部材２１０にそれぞれ電気的に接触している。これらの接触部材はまたそれぞれのリード線に電流を流すことによりサンプル挿入の前にそのサンプルまたは微小通路を加熱するように作用することもできる。あるいは、この試験片は図１（ｂ）において示されているような支持体の中またはその上における導電性の各部材片により加熱することも可能である。
【００９３】
図１ｃは代替的な実施形態を示しており、この場合に、微小通路２０５は支持体２００上に配置されている。
【００９４】
上記入口２０６の代替要素として、流体サンプル収集用の貯蔵部分を備えることができる。図３において示されているように、この貯蔵部分は試験片の上部に配置されていて、微小通路に対して流体を介して連通するように構成されている。
【００９５】
本発明の方法によれば、上記試験片は先ず計器の中に挿入され、その各接触部材がこれらに対応する計器内に備えられている各接触部材に対して電気的に接続する。その後、血液のサンプルが微小通路１０２の端部に供給されて、この微小通路に沿って流れ、これと同時に、タイマーが始動して測定が開始される。あるいは、サンプルがサンプル入口ポートを介して貯蔵部分の中に吸引され、これにより、充填検出用の電極が十分なサンプルが供給されているか否かを決定する。その後、制御手段が毛細管作用により微小通路の中にこれに沿ってサンプルを移動することを可能にする。さらに、流量調整手段が上記充填検出手段により活性化されて、この装置はその使用者からの入力をさらに必要としなくなる。また、上記充填検出手段はこの装置の切り換えを行なうように作用することもできる。その後、血液が微小通路に沿って流れると、凝固剤に接触することにより凝固する。このことにより、事実上、その血液の流れがその通路の途中で停止する。２個の電極１０１および１０２はこの試験片のエッジ部分におけるそれぞれの接続手段１０６を介して回路（図示されていない）に接続している。この回路はこれら２個の電極間のキャパシタンスを測定するために用いられる。この処理は、例えば、この装置をＲＣ発振器の一部として備えてその周波数（この値は上記キャパシタンスに逆比例する）を測定することによる等のような、当業界において知られている任意の様式で行なうことができる。この場合に、血液が流れると、２個の電極１０４の間のキャパシタンスが変化する。このようにして、流体の流れが停止した時間または変化の速度が所定の値の範囲内に低下した時間についての測定が行なわれる。
【００９６】
実際の測定したプロトロンビン時間は上記通路の各寸法および凝固時間の諸特性を考慮に入れた正常な血液が凝固する場合の時間である標準化計数により割られる。この結果、すなわち上記国際標準化比率（ＩＮＲ）の形態またはプロトロンビン時間の形態の値は読出装置（図示されていない）に表示できる。
〔実施の態様〕
（１）  一定の流体の凝固時間を測定するための装置において、当該流体の収集用であって、少なくとも１個の微小通路に対して流体を介して接続している一定の入口ポートを備えており、この場合に、少なくとも２個の電極が前記微小通路の長さに沿って配置されている装置。
（２）  前記電極がそれぞれ異なる長さおよび寸法を有している実施態様１に記載の装置。
（３）  前記電極がそれぞれ前記微小通路の内表面部に配置されている実施態様１に記載の装置。
（４）  前記電極がそれぞれ前記微小通路の外表面部に配置されている実施態様１に記載の装置。
（５）  前記入口ポートが一定の流体サンプルの収集のために一定の使用者の皮膚の中に侵入することに適している一定の侵入装置である実施態様１に記載の装置。
（６）  前記流体の凝固を促進するための一定の物質が前記装置における一定の内表面部に配置されている実施態様１に記載の装置。
（７）  前記流体サンプルの収集のために前記通路に対して流体を介して接続している一定の貯蔵部分を備えている実施態様１に記載の装置。
（８）  複数の微小通路を備えている実施態様１に記載の装置。
（９）  前記微小通路の断面積がその長さに沿って変化している実施態様１に記載の装置。
（１０）  前記微小通路がそれぞれ異なる直径を有している実施態様８に記載の装置。
（１１）  実施態様１乃至実施態様１０に記載の一定の装置を製造する方法において、第１のラミネート材を供給する工程、当該ラミネート材を微細加工して一定の微小経路、一定の流体入口ポートおよび随意的に一定の流体収集貯蔵部分を製造する工程、前記微小通路の長さに沿って一定の電極を供給する工程、表面上に一定の電極を備えている第２のラミネート材を供給する工程、および前記第１および第２の各ラミネート材を貼り合わせる工程を含む方法。
（１２）  さらに別の流量調整用および充填検出用の手段が前記装置の上またはその中に備えられている実施態様１１に記載の方法。
（１３）  一定の流体の凝固時間を測定する方法において、当該流体のサンプルを一定の微小通路の中に導入する工程を含み、この場合に、この流体の微小通路の中における全体の流動の距離がその通路における無充填状態の部分に対する充填状態の部分のキャパシタンスまたはインピーダンスの比率値の測定により決定される方法。
（１４）  一定の流体の凝固時間を測定する方法において、当該流体のサンプルを一定の微小通路の中に導入する工程を含み、この場合に、前記微小通路の中における流体の流速がキャパシタンスまたはインピーダンスの変化率を測定することにより決定される方法。
（１５）  一定の流体の凝固時間を測定する方法において、当該流体のサンプルを一定の微小通路の中に導入する工程を含み、この場合に、前記流体の微小通路の中における凝固状態が当該流体のキャパシタンスまたはインピーダンスの変化率を測定することにより決定される方法。
【００９７】
当該技術分野における熟練者であれば、本明細書において開示されている本発明の概念の幾つかの可能な実施形態が比較的に詳細に説明されているが、多くの異なる変形例および変更例がこれらの可能性に対して存在し得ることが認識できる。例えば、本発明による装置は血液の凝固時間以外の各種流体の凝固時間を測定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
本発明の特定の好ましい各実施形態が、以下の各添付図面に基づいて、例示のみを目的として、説明されている。
【図１】血液凝固を測定するために適している装置をそれぞれ概略的に示している。
【図２】血液凝固を測定するために適している装置をそれぞれ概略的に示している。
【図３】  螺旋状の微小通路を有する血液凝固を測定するために適している装置を概略的に示している。
【図４ａ】複数の通路を備えている本発明による試験片を示している。
【図４ｂ】図２の代替的な実施形態を示しており、この場合に、各通路が異なる断面寸法を有している。
【図５ａ】一体型の侵入装置および微小通路を示している。
【図５ｂ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図５ｃ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図５ｄ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図５ｅ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図５ｆ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図５ｇ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図５ｈ】侵入装置のそれぞれ別の図を示している。
【図６ａ】それぞれ代替的な構成を示しており、この場合に、その微小通路の各側面が長手方向に離間している対の電極により構成されている。
【図６ｂ】それぞれ代替的な構成を示しており、この場合に、その微小通路の各側面が長手方向に離間している対の電極により構成されている。
【符号の説明】
【００９９】
１００  試験片
１０１  上部支持体
１０２  微小通路
１０３  下部支持体
１０４  電極
１０５  貯蔵部分
１０６  サンプル入口ポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図５ｈ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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