專利名稱:血液凝固系統(tǒng)分析裝置,以及用于分析血液凝固系統(tǒng)的方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及與從血液的介電常數(shù)獲得與血液凝固有關(guān)的信息的技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域。
背景技術(shù):
過去,凝血酶原時(shí)間和活化的部分凝血活酶作為血液凝固系統(tǒng)測(cè)試而被廣泛已知。此外,這些測(cè)試對(duì)于檢查血液凝固因子缺乏綜合癥等以及監(jiān)控施加抗凝物的血液是重要的,并且提出了將測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化的方法(例如,參見PTL 1)。引用列表[PTL l]JP-A-2006-34968
發(fā)明內(nèi)容
然而,這些測(cè)試并非用于(在數(shù)量上)觀察血液凝結(jié)的容易度,而是用于以不連續(xù)的方式(在質(zhì)量上)觀察是否在如下時(shí)間以內(nèi)完成了凝固,該時(shí)間在通過添加過量凝固引發(fā)物而加速凝固反應(yīng)的情況下被認(rèn)為是正常的。換言之,這些測(cè)試是用于估計(jì)由血液凝結(jié)的困難造成的風(fēng)險(xiǎn)(出血傾向)的方法,并且在該方法中無法估計(jì)由血液凝結(jié)的容易性造成的風(fēng)險(xiǎn)(血栓傾向)。觀察(在數(shù)量上)血液凝結(jié)的容易度是重要的,因?yàn)槠渚哂腥缗c以不連續(xù)方式觀察相比信息量很大這一優(yōu)點(diǎn),并且近年來,以高精度分析血液凝固系統(tǒng)比以不連續(xù)方式觀察有更多需求??紤]到上述要點(diǎn)構(gòu)思了本發(fā)明,并且本發(fā)明提出了一種血液凝固系統(tǒng)分析裝置和用于分析血液凝固系統(tǒng)的方法和程序,其能夠以高準(zhǔn)確度分析血液凝固系統(tǒng)。為了解決該問題,本發(fā)明涉及一種血液凝固系統(tǒng)分析裝置,其包括電極對(duì);施加裝置,用于以預(yù)定的時(shí)間間隔將交流電壓施加給電極對(duì);測(cè)量裝置,用于測(cè)量布置在電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù);和分析裝置,用于通過使用血液的介電常數(shù)分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度,在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以時(shí)間間隔測(cè)量該介電常數(shù)。此外,本發(fā)明涉及一種血液凝固系統(tǒng)分析方法,其包括施加步驟,以預(yù)定的時(shí)間間隔將交流電壓施加給電極對(duì);測(cè)量步驟,測(cè)量布置在電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù);和分析步驟,通過使用血液的介電常數(shù)分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度,在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以時(shí)間間隔測(cè)量該介電常數(shù)。此外,本發(fā)明涉及一種程序,用于使施加交流電壓的施加部分以預(yù)定的時(shí)間間隔將交流電壓施加給電極對(duì);測(cè)量介電常數(shù)的測(cè)量部分測(cè)量定位在電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù);以及分析血液凝固系統(tǒng)的分析部分通過使用血液的介電常數(shù)分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度,在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以時(shí)間間隔測(cè)量該介電常數(shù)。血液凝固系統(tǒng)表現(xiàn)為從動(dòng)態(tài)的粘彈性觀點(diǎn)來看血液開始凝結(jié)的定時(shí)(纖維蛋白單體的活躍的聚合開始的定時(shí))之前的介電常數(shù)的時(shí)間變化。就這點(diǎn)而言,因?yàn)楸景l(fā)明使用在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后測(cè)量的介電常數(shù),所以可以清楚地觀察在從動(dòng)態(tài)的粘彈性觀點(diǎn)來看血液開始凝結(jié)的定時(shí)之前的過程。因此,本發(fā)明可以通過在從動(dòng)態(tài)的粘彈性觀點(diǎn)來看血液開始凝結(jié)的定時(shí)之前介電常數(shù)的時(shí)間變化來分析在早期階段血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作,并且因此,分析的準(zhǔn)確程度與傳統(tǒng)情況相比的增加與血液凝固系統(tǒng)在早期的活動(dòng)由介電常數(shù)的時(shí)間變化確定的程度相當(dāng)。 此外,有可能比在傳統(tǒng)情況中更早地分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度。
圖1示意性地示出了細(xì)胞的離子與電場(chǎng)的關(guān)系,S卩,關(guān)系(A)不存在電場(chǎng)的情況, 以及關(guān)系(B)存在電場(chǎng)的情況;圖2是示出了模擬的復(fù)數(shù)的介電常數(shù)譜的曲線圖;圖3是示意性地示出了樣品引入部分的配置的示圖;圖4是示出了通過實(shí)驗(yàn)獲得的血液凝固系統(tǒng)的(在施加凝血酶時(shí))的介電譜的圖;圖5是示出了通過實(shí)驗(yàn)獲得的血液凝固系統(tǒng)的(在施加凝血酶時(shí))的介電譜的圖;圖6是示出了在特定頻率處(模型血液的情況)介電常數(shù)的時(shí)間變化的曲線圖;圖7示出了曲線圖,其示出了使用被衰減的振蕩類型的流變計(jì)測(cè)量動(dòng)態(tài)粘彈性的
結(jié)果;圖8是示出了在特定頻率處(人類血液的情況)介電常數(shù)的時(shí)間變化的曲線圖;圖9是示意性地示出了血液凝固系統(tǒng)分析裝置的配置的圖;圖10是示出了血液凝固系統(tǒng)分析過程的順序的流程圖;圖11是示出了紅血細(xì)胞形成錢串狀(rouleau)的照片;圖12是示出了在攪拌停止之后介電常數(shù)的時(shí)間變化的圖;圖13是示出在對(duì)應(yīng)于兩個(gè)特定頻率的介電常數(shù)各自表示為介電常數(shù)和在參考時(shí)間處的介電常數(shù)之間的比率時(shí)的時(shí)間變化的圖;圖14是示出在取用各個(gè)對(duì)應(yīng)于各頻率的介電常數(shù)的變化率之差時(shí)的時(shí)間變化的圖;以及圖15是示出了對(duì)應(yīng)于兩個(gè)頻率的介電常數(shù)的變化率之差的時(shí)間變化的斜度以及通過流變學(xué)測(cè)量獲得的凝固開始定時(shí)的圖。
具體實(shí)施例方式在下文中將描述本發(fā)明的實(shí)施例。其描述將以如下順序給出。<1.細(xì)胞的電特性〉<2.考慮血液凝固系統(tǒng)的介電譜〉[2-1.實(shí)驗(yàn)方法][2-2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果]<3.實(shí)施例 >[3-1.血液凝固系統(tǒng)分析裝置的配置][3-2.血液凝固系統(tǒng)分析過程的順序]
[3-3.效果等]<4.其他實(shí)施例><1.細(xì)胞的電特性〉在細(xì)胞中包括正離子和負(fù)離子(圖1(A))。當(dāng)細(xì)胞在交流電場(chǎng)中時(shí),這些離子與在交流電場(chǎng)的正向和負(fù)向上的變化一致地移動(dòng)(跟隨)。在該情況下,因?yàn)榧?xì)胞膜具有高絕緣特性,所以正離子和負(fù)離子不平均地分布在細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)之間的界面中,并且出現(xiàn)離子界面極化(圖1(B))。在此,圖2中示出了在參考文獻(xiàn)等中引用的細(xì)胞懸浮的模擬的介電譜。如可以從圖2中看到的,當(dāng)交流電場(chǎng)的頻率足夠低時(shí),在細(xì)胞膜和細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)之間的界面中出現(xiàn)界面極化,并且因此作為大的值獲得復(fù)數(shù)介電常數(shù)的實(shí)部。在下文中,將復(fù)數(shù)介電常數(shù)的實(shí)部稱為介電常數(shù)。另一方面,當(dāng)交流電場(chǎng)的頻率為大約幾十兆赫茲時(shí),在交流電場(chǎng)中的正和負(fù)之間的轉(zhuǎn)換在正離子和負(fù)離子移動(dòng)至細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)之間的界面之前出現(xiàn)。即離子界面極化無法跟上交流電場(chǎng)的變化。因此,交流電場(chǎng)的頻率越高,則介電常數(shù)的值越小。介電常數(shù)減小這一現(xiàn)象被稱為 “介電松弛”,并且在出現(xiàn)介電松弛的部分中,復(fù)數(shù)介電常數(shù)的虛部增大。復(fù)數(shù)介電常數(shù)的虛部通常被稱為介電損耗。根據(jù)細(xì)胞的尺寸、結(jié)構(gòu)等在特定的頻帶處出現(xiàn)介電松弛,且介電松弛的數(shù)目取決于包括在細(xì)胞中的主要界面的數(shù)目。例如,在沒有細(xì)胞核的如紅血細(xì)胞的細(xì)胞中,介電松弛的數(shù)目是一,而在具有一個(gè)或多個(gè)核的有核細(xì)胞中,介電松弛的數(shù)目是二或者更多。如上面描述的那樣,細(xì)胞的復(fù)數(shù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部取決于電場(chǎng)的頻率。這被稱為“介電分散”。<2.考慮血液凝固系統(tǒng)的介電譜〉[2-1.實(shí)驗(yàn)方法]通過將凝血酶添加至模型血液來開始反應(yīng),并且模型血液在凝血酶添加至其之后就被引入到樣品引入部分中,以測(cè)量在血液凝固系統(tǒng)中的介電常數(shù)(復(fù)數(shù)介電常數(shù)的實(shí)部)。通過將得自牛的纖維蛋白原(Sigma Chem)與通過以PBS(磷酸鹽緩沖液)清洗保存的兔血(Kohjin生物有限公司)來制備的紅細(xì)胞懸浮液混合,并且將血細(xì)胞比容 (hematocrit)調(diào)節(jié)至25[% ]和將纖維蛋白原的濃度調(diào)節(jié)至0. 22[% ]來制備所使用的模型血液。就凝血酶而言,得自牛的凝血酶(Sigma Chem)被調(diào)節(jié)至0. 01[% ] (10[單位/ ml])凝血酶,并且每1 [ml]模型血液添加10 [ μ 1](即,IOOml [單位/ml])或者5 [ μ 1](即, 50ml [單位/ml])。通過使用阻抗分析器(由安捷倫科技有限公司制造)測(cè)量介電常數(shù)。此外,要測(cè)量的頻率范圍(在下文中,也稱為測(cè)量頻率范圍)被設(shè)置在范圍40[Hz]至110[Hz] 中,要測(cè)量的時(shí)間間隔(在下文中,也稱為測(cè)量間隔)被設(shè)置為1[分鐘],并且要測(cè)量的目標(biāo)的溫度被設(shè)置為37[°C ]。樣品引入部分具有在圖3中所示的結(jié)構(gòu)。即,由聚丙烯構(gòu)成的圓柱體CL通過將一對(duì)鍍金的圓柱形電極El和E2插入到圓柱體CL的兩個(gè)端部來密封,并且用于在電極El和 E2之間施加血液的注射器針頭HN穿透圓柱體CL的外壁。注射器針頭HN通過的部分被油脂阻塞,使得由電極El和E2以及圓柱體CL圍繞的空間的密封狀態(tài)得以維持。[2-2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果]圖4示出了基于上述實(shí)驗(yàn)方法獲得的介電譜,圖5示出了在與上述實(shí)驗(yàn)方法中相同的條件下、在凝血酶未添加至模型血液的狀態(tài)下觀察到的介電譜。圖4示出了在每1 [ml] 模型血液添加10[μ 1]凝血酶時(shí)的介電譜。當(dāng)將圖4與圖5對(duì)比時(shí),有可能如在普通細(xì)胞懸浮液的情況中那樣在模型血液的凝固系統(tǒng)中觀察到介電松弛,并且觀察到其介電響應(yīng)隨凝固的進(jìn)展(隨著時(shí)間流逝)增加。在此,對(duì)應(yīng)于特定頻率(在此,758[kHz])的介電常數(shù)的時(shí)間變化在圖6中示出。 圖6中的曲線Wl表示凝血酶未添加至模型血液的情況(通過裁下圖5中的758[kHz]的部分制作的二維曲線圖)。曲線W2表示其中每1 [ml]模型血液添加10[μ 1]凝血酶的情況(通過裁下圖4中的758[kHz]的部分制作的二維曲線圖)。曲線W3表示其中每l[ml]模型血液添加5[μ1] 凝血酶的情況(通過裁下如在圖4中那樣的758[kHz])的部分(未示出)來制作的二維曲線圖)。如從曲線W2清楚得知,在添加凝血酶的時(shí)間點(diǎn)起8[分鐘]后觀察到介電常數(shù)的峰值。此外,如從曲線W3清晰可見,當(dāng)凝血酶的量減半時(shí),顯示介電常數(shù)的峰值的時(shí)間推移,并且從添加凝血酶的時(shí)間點(diǎn)起18[分鐘]后觀察到峰值。當(dāng)每1 [ml]模型血液添加10[ μ 1]凝血酶時(shí)以及當(dāng)每1 [ml]模型血液添加5[ μ 1] 凝血酶時(shí),還通過使用自由衰減的振蕩類型的流變計(jì)來測(cè)量(流變學(xué)的測(cè)量)動(dòng)態(tài)的粘彈性。該測(cè)量的結(jié)果在圖7中示出。在圖7中,曲線圖㈧示出了其中每l[ml]模型血液添加10[μ 1]凝血酶的情況, 且曲線圖⑶示出了其中每1 [ml]模型血液添加5[ μ 1]凝血酶的情況。圖7㈧和圖7(B) 中的峰值示出了呈現(xiàn)出特定的粘彈性特征的定時(shí)。即,峰值表示從(動(dòng)態(tài)的)粘彈性觀點(diǎn)來看血液開始凝結(jié)的定時(shí)(在下文中,也稱為粘彈性表明定時(shí))。實(shí)際的血液凝固系統(tǒng)經(jīng)過了其中大量凝固因子彼此相關(guān)的復(fù)雜生物反應(yīng),然而最終,血液中的纖維蛋白原由于凝血酶的參與轉(zhuǎn)換為纖維蛋白。其中纖維蛋白原變?yōu)槔w維蛋白的部分可以被確定為起血液凝結(jié)的實(shí)質(zhì)性作用的過程。更詳細(xì)而言,在該過程中,纖維蛋白原由于凝血酶的參與而變?yōu)槔w維蛋白單體,并且這些單體彼此聚合以變?yōu)槔w維蛋白聚合物。纖維蛋白聚合物由于第XIII因子的參與而彼此交叉鏈接,以變?yōu)榉€(wěn)定的纖維蛋白,使得出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的血液凝固。因此,通過自由衰減的振蕩類型的流變計(jì)的測(cè)量而作為峰值(可能未獲得峰值, 然而在該情況下采用對(duì)數(shù)的衰減率開始減小的時(shí)間點(diǎn))獲得的粘彈性表明定時(shí)被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于其中纖維蛋白單體彼此聚合以變?yōu)槔w維蛋白聚合物的過程或者其中這些纖維蛋白聚合物彼此交叉鏈接以變?yōu)榉€(wěn)定的纖維蛋白的過程。至少,該定時(shí)晚于凝血酶對(duì)于纖維蛋白原而言開始參與的時(shí)間點(diǎn)。如從圖7清楚得知,如在圖6中示出的介電譜的情況中那樣,在添加凝血酶(圖 7(A))的時(shí)間點(diǎn)起約8[分鐘]后,并且在添加一半凝血酶(圖7(B))的時(shí)間點(diǎn)起約18[分鐘]后,觀察到粘彈性率(viscoelastic modulus)的迅速增加(粘彈性表明定時(shí))。因此,發(fā)現(xiàn)介電常數(shù)的時(shí)間變化反映了血液凝固系統(tǒng)。特別地,值得注意的一點(diǎn)是當(dāng)測(cè)量介電常數(shù)時(shí),如從圖6與圖7的對(duì)比中清楚可見,可以清楚地觀察到無法通過自由衰減的振蕩類型的流變計(jì)觀察到的在粘彈性表明定時(shí)之前的過程。如圖8中所示,該過程也可以在采集自人類的血液的情況下觀察到。圖8示出了剛好在將凝固引發(fā)物(氯化鈣)添加至在含有抗凝劑(檸檬酸)的試管中的采集自人體末端的血液之后對(duì)應(yīng)于特定頻率(在此,758[kHz])的介電常數(shù)的時(shí)間變化。如從這些實(shí)驗(yàn)中清楚得知的,將粘彈性表明定時(shí)之前的過程反映為介電常數(shù)的增加的變化是說增加的變化是在數(shù)量上示出凝固系統(tǒng)在粘彈性表明定時(shí)之前的動(dòng)作程度 (換言之,凝固性過高或者可凝固性的程度)的指數(shù)。更詳細(xì)而言,當(dāng)粘彈性表明定時(shí)早(圖6 曲線W2)時(shí),介電常數(shù)在初始階段從剛好測(cè)量開始后直到峰值的斜率大,并且當(dāng)粘彈性表明定時(shí)晚(圖6:曲線W3)時(shí),該斜率小。 因此,根據(jù)介電常數(shù)在直至峰值的初始階段中的轉(zhuǎn)變,可以在短時(shí)間中詳細(xì)分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度(凝固性過高的程度或者可凝固性的程度)。<3.實(shí)施例 >接下來,將作為實(shí)施例解釋血液凝固系統(tǒng)分析裝置。[3-1.血液凝固系統(tǒng)分析裝置的配置]在圖9中,示出了血液凝固系統(tǒng)分析裝置1的示意性配置。該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1具有樣品引入部分2和信號(hào)處理部分3。在該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1中,在樣品引入部分2或者信號(hào)處理部分3中提供有溫度傳感器(未示出)和熱電元件(未示出)。血液凝固系統(tǒng)分析裝置1通過使用溫度傳感器測(cè)量要測(cè)量的血液的溫度并將根據(jù)該測(cè)量結(jié)果的信號(hào)量給予熱電元件,從而能夠調(diào)節(jié)血液的溫度。樣品引入部分2具有電極對(duì),并且人類血液被引入電極之間??鼓Ч饔糜谠撊祟愌?,并且抗凝效果恰好在電極之間弓I入人類血液之前或之后結(jié)束。樣品引入部分2例如可以采用圖3中所示的結(jié)構(gòu)。然而,樣品引入部分2的結(jié)構(gòu)或者每個(gè)部分的形狀或材料不限于圖3中所示。例如,可以采用具有如下結(jié)構(gòu)的樣品引入部分,在該結(jié)構(gòu)中,具有多邊形形狀(三角形、方形或者多角形)的橫截面表面的管的兩端被密封,并且電極對(duì)和連接至電極對(duì)的纜線被印制在圓柱體的一個(gè)內(nèi)表面上。要點(diǎn)是作用于血液的抗凝效果可以恰好在電極之間引入血液之前或之后結(jié)束,并且血液可以被允許在電極之間停留預(yù)定時(shí)間段。信號(hào)處理部分3被配置為包括電壓施加部分11、介電常數(shù)測(cè)量部分12和血液凝固系統(tǒng)分析部分13。電壓施加部分11施加交流電壓,同時(shí)將接收到開始測(cè)量的指令的時(shí)間點(diǎn)或者施加功率的時(shí)間點(diǎn)判斷為開始點(diǎn)。更詳細(xì)而言,電壓施加部分11在設(shè)置的測(cè)量間隔處將被設(shè)為要考慮的頻率(在下文中,也稱為要考慮的頻率)的交流電壓施加給布置在樣品引入部分2中的電極對(duì)。就測(cè)量間隔和要考慮的頻率而言,特別地,可以采用在上述實(shí)驗(yàn)中使用的1[分鐘]和758[kHz]。然而,這些數(shù)字值是示例,并且測(cè)量間隔和要考慮的頻率不限于該數(shù)字值。此外,測(cè)量間隔和要考慮的頻率可以通過輸入裝置例如鼠標(biāo)或鍵盤被設(shè)置成各種值。介電測(cè)量部分12測(cè)量介電常數(shù),同時(shí)將接收到開始測(cè)量的時(shí)間點(diǎn)或者施加功率的時(shí)間點(diǎn)判斷為開始點(diǎn)。更詳細(xì)而言,介電測(cè)量部分12在預(yù)定的間隔處測(cè)量布置在樣品引入部分2中的電極對(duì)之間的電流或者阻抗,且根據(jù)測(cè)量值計(jì)算介電常數(shù)。在計(jì)算介電常數(shù)時(shí),使用已知的函數(shù)或者示出電流或阻抗與介電常數(shù)之間的關(guān)系的關(guān)系表達(dá)式。從介電常數(shù)測(cè)量部分12在測(cè)量間隔處將表示與要考慮的頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的數(shù)據(jù)(在下文中,也稱為介電常數(shù)數(shù)據(jù))給予血液凝固系統(tǒng)分析部分13。當(dāng)接收到來自介電常數(shù)測(cè)量部分12的介電常數(shù)數(shù)據(jù)中的、在人類血液的抗凝效果結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)之后的介電常數(shù)數(shù)據(jù)時(shí),血液凝固系統(tǒng)分析部分13開始血液凝固系統(tǒng)分析處理。為了確定人類血液的抗凝效果結(jié)束的時(shí)間點(diǎn),使用如下方法將比在抗凝效果結(jié)束之前示出的介電常數(shù)大預(yù)定量的值設(shè)置為閾值,并且將接收到等于或者大于閾值的表示介電常數(shù)的介電常數(shù)數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)判斷為人類血液的抗凝效果結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)。當(dāng)使用該方法時(shí),示意性地,在樣品引入部分2的電極之間引入之后人類血液的抗凝效果結(jié)束的情況下,從該效果結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)起接收到第一介電常數(shù)數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)被判斷為分析處理的開始點(diǎn)。另一方面,在恰好在樣品引入部分2的電極之間引入之前人類血液的抗凝效果結(jié)束的情況下,接收到第一次從介電常數(shù)測(cè)量部分12給出的介電常數(shù)數(shù)據(jù)的時(shí)間點(diǎn)被判斷為分析處理的開始點(diǎn)。在血液凝固系統(tǒng)分析部分13中,從血液凝固系統(tǒng)分析處理開始的時(shí)間點(diǎn)直至經(jīng)過了設(shè)置的時(shí)間段的時(shí)間段被設(shè)置為分析時(shí)間段。在該分析時(shí)間段內(nèi),血液凝固系統(tǒng)分析部分13檢測(cè)最近似于由所接收(測(cè)量)的多個(gè)介電常數(shù)數(shù)據(jù)表示的介電常數(shù)的直線。此外,血液凝固系統(tǒng)分析部分13獲得所檢測(cè)的直線的斜率作為表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù),并且根據(jù)該斜率預(yù)測(cè)粘彈性表明定時(shí)。就預(yù)測(cè)而言,直線的斜率越大,則粘彈性表明定時(shí)越早,并且例如預(yù)測(cè)基于其中直線的斜率和粘彈性表明定時(shí)彼此關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行,或者基于表示直線的斜率和粘彈性表明定時(shí)之間的關(guān)系(規(guī)律性)的函數(shù)進(jìn)行。在預(yù)測(cè)粘彈性表明定時(shí)時(shí),血液凝固系統(tǒng)分析部分13通知一個(gè)或兩個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果以及在預(yù)測(cè)中使用的介電常數(shù)。通過例如在監(jiān)視器上進(jìn)行繪圖和顯示或者在預(yù)定介質(zhì)上進(jìn)行打印來進(jìn)行該通知。[3-2.血液凝固系統(tǒng)分析過程的順序]接下來,將使用在圖10中示出的流程圖描述血液凝固系統(tǒng)分析處理的步驟。也就是說,血液凝固系統(tǒng)分析裝置1例如將接收到開始測(cè)量的指令的時(shí)間或者施加功率的時(shí)間設(shè)置為觸發(fā)器,以展開存儲(chǔ)在ROM或者RAM中的程序,并且使處理前進(jìn)至步驟 SPl以開始血液凝固系統(tǒng)分析處理。在步驟SPl中,血液凝固系統(tǒng)分析裝置1促使電壓施加部分11開始在設(shè)置的測(cè)量間隔處將要考慮的頻率的交流電壓施加給布置在樣品引入部分2中的電極對(duì),并且使處理前進(jìn)至下一步驟SP2。在步驟SP2中,血液凝固系統(tǒng)分析裝置1促使介電常數(shù)測(cè)量部分12測(cè)量介電常數(shù),并且使處理前進(jìn)至下一子程序(在下文中,也稱為血液凝固系統(tǒng)分析程序)SRT。血液凝固系統(tǒng)分析裝置促使血液凝固系統(tǒng)分析部分13開始血液凝固系統(tǒng)的分析。也就是說,在血液凝固系統(tǒng)分析程序的步驟SPll中,血液凝固系統(tǒng)分析部分13等待等于或者大于預(yù)定閾值的表示介電常數(shù)的介電常數(shù)數(shù)據(jù)。在該步驟SPll中,當(dāng)接收到等于或者大于預(yù)定閾值的介電常數(shù)數(shù)據(jù)時(shí),血液凝固系統(tǒng)分析部分13將該時(shí)刻判斷為人類血液的抗凝效果結(jié)束的時(shí)間點(diǎn),并使處理前進(jìn)至下一步驟SP12。在步驟SP12中,血液凝固系統(tǒng)分析部分13開始計(jì)時(shí)設(shè)置的分析時(shí)間段,并且累積從介電常數(shù)測(cè)量部分12給出的介電常數(shù)數(shù)據(jù)直至經(jīng)過了設(shè)置的分析時(shí)間段。接下來,血液凝固系統(tǒng)分析部分13檢測(cè)最近似于由在分析時(shí)間段內(nèi)累積的介電常數(shù)數(shù)據(jù)表示的介電常數(shù)的直線,并且獲得該直線的斜率作為表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù)。此外,在步驟SP14中,血液凝固系統(tǒng)分析部分13根據(jù)在步驟SP13中獲得的參數(shù) (介電譜的初始波形的斜率)預(yù)測(cè)粘彈性表明定時(shí),且然后結(jié)束血液凝固系統(tǒng)分析處理。以該方式,血液凝固系統(tǒng)分析裝置1根據(jù)在RAM中展開的程序執(zhí)行血液凝固系統(tǒng)分析處理。[3-3.效果等]在上述配置中,該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1以預(yù)定的時(shí)間間隔將要考慮的頻率的交流電壓施加到電極對(duì),該電極對(duì)以要布置血液的位置插入其間來彼此相對(duì)(見圖9)。此外,血液凝固系統(tǒng)分析裝置1在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量定位在電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù),并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度。血液凝固系統(tǒng)在粘彈性表明定時(shí)(從粘彈性觀點(diǎn)來看血液開始凝結(jié)的定時(shí)(更詳細(xì)而言,至少是纖維蛋白單體的活躍的聚合開始的定時(shí)))之前被觀察為介電常數(shù)的時(shí)間變化(見圖6和7)。就這點(diǎn)而言,因?yàn)檠耗滔到y(tǒng)分析裝置1使用在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后測(cè)量的介電常數(shù),可以清楚地觀察無法通過自由衰減的振蕩類型的流變計(jì)觀察的在粘彈性表明定時(shí)之前的過程。也就是說,該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1可以通過粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的時(shí)間變化在數(shù)量上確定在粘彈性表明定時(shí)之前的早期階段處作用的血液凝固因子。已知造成靜脈血栓的一系列凝固反應(yīng)可以由于在紅血細(xì)胞細(xì)胞膜上的第IX血液凝固因子的逐漸活化而開始(Makoto KAIBARA,實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué),卷22,No. 13,2004,1869-1874 頁)。此外,作為與血液凝固系統(tǒng)有關(guān)的常規(guī)測(cè)量方法,如上所述廣泛地已知活化的部分凝血活酶時(shí)間(activated partial thromboplastin time, APTT)。然而,該APTT并不用于觀察血液凝固的容易程度,而是用于以斷續(xù)的方式(在質(zhì)量上)觀察凝固是否在其中凝固反應(yīng)通過添加過量的凝固引發(fā)物而加速的情況下被認(rèn)為正常的時(shí)間內(nèi)完成,以估計(jì)血液凝結(jié)的難度(出血傾向)。因此,APTT在血液凝結(jié)的容易度 (血栓傾向)(例如靜脈血栓癥由于在靜脈中的血流停滯而相對(duì)逐漸地發(fā)展)成為問題時(shí)無用,并且該疾病的風(fēng)險(xiǎn)無法評(píng)價(jià)。
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該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1可以通過粘彈性表明定時(shí)之前的介電常數(shù)的時(shí)間變化來在數(shù)量上確定在早期階段作用的血液凝固因子。因此,該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1可以以與以斷續(xù)方式(在質(zhì)量上)確定凝固是否在認(rèn)為正常的時(shí)間內(nèi)完成的常規(guī)方法相比更高的準(zhǔn)確度來評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)或者進(jìn)行對(duì)與血液凝固有關(guān)的疾病的監(jiān)控。評(píng)價(jià)疾病的風(fēng)險(xiǎn)從預(yù)防醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)來看也非常有用。例如,因?yàn)槭中g(shù)是靜脈血栓栓塞發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)因素,可以容易地進(jìn)行手術(shù)之后的風(fēng)險(xiǎn)確定和基于該確定的對(duì)于藥物治療的判斷。因?yàn)槔淆g、肥胖、抽煙、懷孕等也是靜脈血栓栓塞發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)因素,所以這些因素的風(fēng)險(xiǎn)確定和基于該確定的對(duì)于藥物治療的判斷可以容易地進(jìn)行。此外,在糖尿病人的情況下,經(jīng)常見到凝固性過高并且因此可以通過確定凝固性過高的程度容易地進(jìn)行對(duì)于藥物治療的判斷。在該實(shí)施例的血液凝固系統(tǒng)分析裝置1的分析中,根據(jù)表示粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù)來預(yù)測(cè)粘彈性表明定時(shí)。因此,該血液凝固系統(tǒng)分析裝置1不僅可以在顯示部分上將在粘彈性表明定時(shí)之前血液凝固系統(tǒng)的趨勢(shì)示為介電常數(shù)的變化,而且可以迅速地示出根據(jù)介電常數(shù)的變化預(yù)測(cè)的粘彈性表明定時(shí)?!愣裕硰椥员砻鞫〞r(shí)需要從凝固系統(tǒng)開始起的幾十[分鐘],但是在幾[分鐘]內(nèi)示出粘彈性表明定時(shí)從監(jiān)控疾病或者估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的觀點(diǎn)來看特別有用。根據(jù)上述配置,血液凝固系統(tǒng)分析裝置1用于在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后通過介電常數(shù)的時(shí)間變化在早期階段分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作。因此,有可能不僅進(jìn)行與血液凝固系統(tǒng)有關(guān)的常規(guī)測(cè)量方法無法進(jìn)行的疾病監(jiān)控,還可以估計(jì)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果,有可能實(shí)現(xiàn)與常規(guī)情況相比能夠增加分析的準(zhǔn)確度的血液凝固系統(tǒng)分析裝置1。<4.其他實(shí)施例〉在上述實(shí)施例中,人類周邊血液(靜脈血)用作要測(cè)量的樣品。然而,樣品不限于人類血液并且可以是人類之外的動(dòng)物的血液。樣品可以是動(dòng)脈血。在上述實(shí)施例中,要考慮的頻率的交流電壓被施加到布置在樣品引入部分2中的電極對(duì)。然而,要施加的交流電壓的頻率可以是針對(duì)包括要考慮的頻率的特定頻帶的整個(gè)寬度或預(yù)定寬度中的每個(gè)的頻率。在該情況下,在測(cè)量間隔處將表示與多個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的數(shù)據(jù)從介電常數(shù)測(cè)量部分12給予血液凝固系統(tǒng)分析部分13。因此,血液凝固系統(tǒng)分析部分13可以通過使用與多個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)修正上述介電常數(shù)。然而,如在圖11中所示,紅血細(xì)胞通常不規(guī)則地鏈接在一起或者以錢串狀 (rouleau)和凝集物(形成團(tuán)塊)的形式鏈接。當(dāng)紅血細(xì)胞凝集時(shí),紅血細(xì)胞的介電常數(shù)已知如在圖12中所示那樣增加。圖12引用在停止攪動(dòng)全血、其中血漿成分為50%的血液和其中血漿成分為0% 的血液之后介電常數(shù)的變化的測(cè)量結(jié)果,其來自A. Irimajiri等,elsevier science, Biochim. Biophys,第 1290 卷,第 207-209 頁。當(dāng)介電常數(shù)的變化率被視為介電常數(shù)與在參考時(shí)間處的介電常數(shù)之間的比率時(shí), 發(fā)現(xiàn)由紅血細(xì)胞凝集引起的介電常數(shù)的時(shí)間變化表現(xiàn)出比由血液凝固引起的介電常數(shù)的時(shí)間變化更小的頻率依賴性(由于頻率差引起的介電常數(shù)的時(shí)間變化的差)。因此,通過采用與特定頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的變化率與對(duì)應(yīng)于與上述頻率不同的頻率的介電常數(shù)的變化率之間的差,有可能減小由紅血細(xì)胞凝集引起的介電常數(shù)的影響程度,而保留由血液凝固引起的介電常數(shù)的變化。在此,圖13和14示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖13示出了在包含抗凝物(檸檬酸)的試管中采集人類靜脈血液并且凝固引發(fā)物(氯化鈣)被添加至血液之后、當(dāng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)特定頻率的介電常數(shù)各自被表示為該介電常數(shù)與在參考時(shí)間處的介電常數(shù)之間的比率時(shí)的時(shí)間變化。特定頻率是150[kHz](在圖13中通過實(shí)線示出的波形W10)和沈0[紐2](在圖13 中通過虛線示出的波形W11),并且在參考時(shí)間處的介電常數(shù)是最初測(cè)量的介電常數(shù)(ε ’ t
= O)0圖14示出了當(dāng)采用各自對(duì)應(yīng)于每個(gè)頻率的介電常數(shù)的變化率之間的差時(shí)的時(shí)間變化(即,在圖13中示出的波形WlO和波形Wll之間的差)。該實(shí)驗(yàn)在與關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖4、圖5、圖8)的實(shí)驗(yàn)相同的條件下進(jìn)行。艮口, 測(cè)量頻率范圍被設(shè)置在40[Hz]至110[Hz]的范圍中,測(cè)量間隔被設(shè)置為1[分鐘],要測(cè)量的目標(biāo)的溫度被設(shè)置為37[°C ],并且介電常數(shù)通過使用阻抗分析器(由安捷倫科技有限公司制造)測(cè)量。如可以從圖13中看出的,當(dāng)對(duì)應(yīng)于特定頻率的介電常數(shù)和對(duì)應(yīng)于與上述頻率不同的頻率的介電常數(shù)各自被視為介電常數(shù)與參考時(shí)間處的介電常數(shù)之間的比率時(shí),測(cè)量時(shí)間越短,則介電常數(shù)越交疊。這是因?yàn)樵诙虝r(shí)間段的情況下,由紅血細(xì)胞凝集引起的介電常數(shù)變化的影響相對(duì)大并且該影響表現(xiàn)出相對(duì)小的頻率依賴性。另一方面,在長時(shí)間段的情況下,由血液凝固引起的介電常數(shù)變化的影響相對(duì)大并且還表現(xiàn)出相對(duì)大的頻率依賴性。如可以從圖14看出的,,因?yàn)橛杉t血細(xì)胞凝集引起的介電常數(shù)的影響程度減小, 而保留由血液凝固引起的介電常數(shù)的變化的影響程度,因此與各個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的變化率之間的差具有線性增加的趨勢(shì)。圖15示出了另一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖15示出了使用與兩個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的變化率之間的差的分析與通過流變學(xué)測(cè)量獲得的凝固初始定時(shí)之間的關(guān)系。圖15的小塊示出了關(guān)于五個(gè)健康人的從測(cè)量開始起10分鐘后與兩個(gè)頻率 (150[kHz]和沈0[紐2])對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的變化率之間的差。圖15的波形是基于這些小塊的最優(yōu)近似曲線。如可以從圖15看出的,在此獲得了如下趨勢(shì)通過流變學(xué)測(cè)量獲得的凝固初始定時(shí)越短,與兩個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的變化率之間的差的斜度越小。然而,該趨勢(shì)取決于要成為測(cè)量目標(biāo)的頻率或者在樣品引入部分2中采用的電極在結(jié)構(gòu)或者材料方面的區(qū)別。以該方式,血液凝固系統(tǒng)分析部分13通過將在預(yù)定間隔處從介電常數(shù)測(cè)量部分 12給出的測(cè)量值(與兩個(gè)特定頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù))表示為該介電常數(shù)和參考時(shí)間處的介電常數(shù)之間的比率來劃分該測(cè)量值,從而能夠精確地關(guān)注反映了血液凝固反應(yīng)的初始過程的介電常數(shù)的時(shí)間變化。結(jié)果,有可能進(jìn)一步改進(jìn)由血液凝固引起的介電常數(shù)的分析的準(zhǔn)確程度。作為另一示例,通過使用與要考慮的頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)之外的介電常數(shù),可以修正與要考慮的頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)。例如,可以使用修正與要考慮的頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的斜率的修正方法,使得與近似于要考慮的頻率的頻率對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)的斜率的偏移程度越大,則斜率的偏移大的側(cè)被加權(quán)。上述修正方法是示例,并且可以使用其他類型的修正方法。作為施加多個(gè)頻率的交流電壓的方法,可以使用所謂的頻率域方法、頻率疊加方法和時(shí)間域方法中的任一個(gè),并且也可以使用其中這些方法被組合的方法。頻率域方法是如下方法在迅速切換針對(duì)要測(cè)量的頻帶中的預(yù)定或整個(gè)寬度中的每個(gè)的頻率的同時(shí)施加交流電壓。頻率疊加方法是如下方法施加其中要測(cè)量的頻帶中的所有或者一些頻率分量被混合的交流電壓。時(shí)間域方法是施加階躍電壓的方法。在該時(shí)間域方法中,需要如下處理作為時(shí)間函數(shù)對(duì)響應(yīng)于其中多個(gè)頻率分量混合的交流電壓的電流進(jìn)行傅里葉變換,并且檢測(cè)頻率依賴性。作為其中多個(gè)頻率分量混合的波,例如可以應(yīng)用微分的高斯波、表面橫波 (surface transverse wave,STW)、瑞利波(表面聲波)、Bleustein-Gulyaev_Shimizu (BGS) ^>>(surface skimming bulk wave) ,/KjPMW (shear horizontal, SH)波等。此外,在上述實(shí)施例中,作為表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)增加量的參數(shù), 應(yīng)用最近似于在分析時(shí)間段內(nèi)測(cè)量的介電常數(shù)的直線的斜率。然而,該參數(shù)不限于直線的斜率。例如,可以使用在分析時(shí)間段內(nèi)測(cè)量的介電常數(shù)的變化率的平均值。更詳細(xì)而言,血液凝固系統(tǒng)分析部分13對(duì)于在分析時(shí)間段內(nèi)對(duì)來自介電常數(shù)測(cè)量部分12的介電常數(shù)數(shù)據(jù)的每次接收,均采取通過上述介電常數(shù)數(shù)據(jù)和恰好在上述接收時(shí)間點(diǎn)之前接收的介電常數(shù)數(shù)據(jù)表示的介電常數(shù)之間的差。該差成為每觀察間隔的介電常數(shù)的增加量。血液凝固系統(tǒng)分析部分13獲得每觀察間隔介電常數(shù)的增加量,直至經(jīng)過了分析時(shí)間段,并且當(dāng)經(jīng)過分析時(shí)間段時(shí),血液凝固系統(tǒng)分析部分獲得所得到的介電常數(shù)的增加量的平均值作為表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù)。以該方式,作為表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù),可以應(yīng)用在分析時(shí)間段內(nèi)測(cè)量的介電常數(shù)的變化率的平均值。介電常數(shù)的變化率的平均值或者直線的斜率之外的參數(shù)可以用作表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù)。此外,在上述實(shí)施例中,根據(jù)表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù),預(yù)測(cè)粘彈性表明定時(shí)。然而,分析項(xiàng)目不限于粘彈性表明定時(shí)的預(yù)測(cè)。例如可以評(píng)價(jià)血栓的風(fēng)險(xiǎn)。在該評(píng)價(jià)中,表示在粘彈性表明定時(shí)之前介電常數(shù)的增加量的參數(shù)(最近似于在分析時(shí)間段內(nèi)測(cè)量的介電常數(shù)的直線的斜率的斜度或者介電常數(shù)的變化率的平均值)越大,則血栓的風(fēng)險(xiǎn)越高。更詳細(xì)而言,基于例如其中參數(shù)和血栓風(fēng)險(xiǎn)彼此關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫或者表示該參數(shù)與血栓風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系(規(guī)律性)的函數(shù)進(jìn)行估計(jì)。血栓風(fēng)險(xiǎn)也可以以逐步的方式來估計(jì)。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以用于生物實(shí)驗(yàn)、監(jiān)控或者生物工業(yè)例如診斷或者制備藥品。附圖標(biāo)記列表1 血液凝固系統(tǒng)分析裝置2:樣品引入部分
3 信號(hào)處理部分U:電壓施加部分12:介電常數(shù)測(cè)量部分13 血液凝固系統(tǒng)分析部分CL:圓柱體E1,E2:電極HN:注射器針頭
權(quán)利要求
1.一種血液凝固系統(tǒng)分析裝置,包含 電極對(duì);施加裝置,用于以預(yù)定的時(shí)間間隔將交流電壓施加到所述電極對(duì); 測(cè)量裝置,用于測(cè)量布置在所述電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù);以及分析裝置,用于通過使用血液的介電常數(shù)分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作的程度,所述血液的介電常數(shù)是在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以所述時(shí)間間隔測(cè)量的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液凝固系統(tǒng)分析裝置,其中所述分析裝置根據(jù)表示在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)要考慮的頻率的介電常數(shù)的增加量的參數(shù),估計(jì)呈現(xiàn)特定的粘彈性特征的定時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液凝固系統(tǒng)分析裝置,其中所述分析裝置根據(jù)表示在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)要考慮的頻率的介電常數(shù)的增加量的參數(shù)估計(jì)血栓的風(fēng)險(xiǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的血液凝固系統(tǒng)分析裝置,其中所述電極對(duì)以要布置血液的位置被插入其間的方式來彼此相對(duì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液凝固系統(tǒng)分析裝置,其中所述分析裝置通過將作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后的預(yù)定時(shí)段內(nèi)特定頻率的介電常數(shù)與和上述頻率不同的頻率的介電常數(shù)表示為所述介電常數(shù)和在參考時(shí)間處的介電常數(shù)之間的比來劃分所述特定頻率的介電常數(shù)與和上述頻率不同的頻率的介電常數(shù),以使用劃分結(jié)果來分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作的程度。
6.一種血液凝固系統(tǒng)分析方法,包含施加步驟,以預(yù)定的時(shí)間間隔將交流電流施加到電極對(duì); 測(cè)量步驟,測(cè)量布置在所述電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù);以及分析步驟,通過使用血液的介電常數(shù)分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作的程度,所述血液的介電常數(shù)是在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以所述時(shí)間間隔測(cè)量的。
7.一種程序,用于使施加交流電壓的施加部分以預(yù)定的時(shí)間間隔將交流電壓施加到電極對(duì); 測(cè)量介電常數(shù)的測(cè)量部分測(cè)量布置在所述電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù);以及分析血液凝固系統(tǒng)的分析部分通過使用血液的介電常數(shù)來分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度,所述血液的介電常數(shù)是在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以所述時(shí)間間隔測(cè)量的。
全文摘要
提出一種能夠以高準(zhǔn)確度分析血液凝固系統(tǒng)的血液凝固系統(tǒng)分析裝置,以及用于分析血液凝固系統(tǒng)的方法和程序。血液凝固系統(tǒng)被觀察為在粘彈性表明定時(shí)(從粘彈性觀點(diǎn)來看血液開始凝結(jié)的定時(shí)(更詳細(xì)而言,纖維蛋白單體的活躍的聚合開始的定時(shí)))之前介電常數(shù)的時(shí)間變化。在作用于血液的抗凝效果結(jié)束之后以預(yù)定的時(shí)間間隔測(cè)量布置在電極對(duì)之間的血液的介電常數(shù),并且從該測(cè)量結(jié)果分析血液凝固系統(tǒng)的動(dòng)作程度。
文檔編號(hào)G01N27/22GK102308203SQ201080003940
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
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