JP2003207495A

JP2003207495A - 心理状態判定装置

Info

Publication number: JP2003207495A
Application number: JP2002003453A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tajima; 一郎田嶋; Toshiyuki Taguchi; 敏行田口; Kiyomi Sakakibara; 清美榊原
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化すると共に、生体化学量計測装置と標準
物質計測装置とを統合し、試料の前処理工程をカラム分
離方式に変更して、生理化学量を現場で直接計測して心
理状態を判定できるようにする。【解決手段】カラム２６を用いて生体試料から夾雑物を
除去すると共に、標準物質を供給する前処理装置１０、
カラム５０を用いて生体試料の生化学量を定量分析する
電気化学検出器、及びカラム５２を用いて標準物質を定
量分析するＵＶ吸収測定用セルを備えた分析装置１２と
から構成されている。分析装置１２には、生化学量分析
装置及び標準物質分析装置の分析結果に基いてデータ解
析するデータ解析装置１４が接続され、データ解析装置
１４には、データ解析結果に基いて、生体の心理状態を
解析する心理状態解析装置１５が接続され得ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、心理状態判定装置
に係り、特に、人間の感性や心理状態を判定することが
できる小型で可搬可能な心理状態判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間行動の感性や心理状態等を評価する
には、感性アンケートによって評価することが多いが、
人間の感性評価は、人それぞれにより感じ方、感じる度
合いが様々であるため、一般の人間行動と心理状態とを
ある一定の指標に統合して客観的に定量的に評価するこ
とが望まれている。

【０００３】従来の官能アンケートより客観的な角度か
ら評価することが可能な方法として、人間行動における
生理化学量の計測を行なうと共に、その生理化学量を心
理状態の指標とした計測装置が知られている。例えば、
人間の尿中に含まれる化学物質であるカテコールアミン
の分析は、一旦実験現場で尿サンプルを冷凍保存し、計
測装置が設置してある場所で冷凍保存したサンプルを解
凍して計測を行なっている。

【０００４】従来の方法では、多量のサンプルを連続分
析する場合には適しているが、冷凍期間が長時間に亘る
場合や解凍条件によっては、サンプルの信頼性を損なう
場合がある。

【０００５】解凍後の尿サンプルは、前処理工程におい
てカテコールアミンだけが分離される。さらに、カテコ
ールアミンの分析、すなわち、ドーパミン、ノルアドレ
ナリン、またはアドレナリンの同定には、通常は蛍光法
による検出方法が使用されている。

【０００６】一方、尿濃度の補正には、通常は基準とな
る物質であるクレアチニンの分析も同時に行なう必要が
ある。この場合、酸で安定化した尿サンプルからクレア
チニンだけを誘導体化して紫外線分析法により検出して
いる。

【０００７】従って、カテコールアミン用の尿サンプル
とは異なる尿サンプルと、カテコールアミン分析装置と
は異なるクレアチニン分析装置が必要になる。

【０００８】また、上記の生化学量の分析結果から、人
間の感性・心理状態を判定するには、カテコールアミン
分析装置とクレアチニン分析装置との両方の分析結果が
得られてから始めて心理状態の解析が可能になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カテコールアミン計測装置は、蛍光検出装置を用いてい
るため大型であり、また、尿の濃度を補正するためのク
レアチニン計測装置も別に必要になることから、実験現
場に搬入して生化学量を計測することは困難である、と
いう問題があった。

【００１０】また、試料を冷凍保存し、解凍後に計測す
るため、試料の取り扱いに注意が必要であり、カテコー
ルアミン計測装置とクレアチニン計測装置とを別々に用
意し、両計測装置各々の結果を後日取り揃えてからでな
いと心理状態を解析できないため、要求があったときに
速やかに心理状態を解析できない、という問題があっ
た。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決すべきなされ
たもので、小型化すると共に、生化学量分析装置と標準
物質分析装置とを統合し、試料の前処理工程をカラム分
離方式に変更して、生理化学量を現場で直接計測して心
理状態を判定できるようにした心理状態判定装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、カラムを用いて生体試料から夾雑物を除
去して供給すると共に、生体試料の生化学量を評価する
ための基準となる標準物質を供給する前処理装置と、カ
ラムを用いて生体試料の生化学量を定量分析する生化学
量分析装置、及びカラムを用いて標準物質を定量分析す
る標準物質分析装置を備えた分析装置と、生化学量分析
装置及び標準物質分析装置の分析結果に基いてデータ解
析するデータ解析装置と、データ解析装置のデータ解析
結果に基いて、生体の心理状態を解析する心理状態解析
装置と、を含んで構成したものである。

【００１３】本発明では、前処理装置でカラムを用いて
生体試料から夾雑物が除去されると共に、前処理装置か
ら生体試料の生化学量を評価するための基準となる標準
物質が供給される。

【００１４】分析装置には、生化学量分析装置と標準物
質分析装置とが設けられており、生化学量分析装置にお
いてカラムを用いて生体試料の生化学量が定量分析さ
れ、標準物質分析装置においてカラムを用いて生体試料
の生化学量を評価するための基準となる物質が定量分析
される。データ解析装置では、生化学量分析装置及び標
準物質分析装置の分析結果に基いてデータ解析し、心理
状態解析装置では、データ解析装置のデータ解析結果に
基いて、生体の心理状態が解析される。

【００１５】本発明では、前処理装置でカラムを用いて
生体試料から夾雑物が除去されるので、従来のように生
体試料の冷凍保存等が不要になり、分析装置には生化学
量分析装置と標準物質分析装置とが設けられているの
で、生体試料の生化学量及び標準物質の定量を同時に分
析することにより生体化学量を現場で直接計測して心理
状態を判定することができる。

【００１６】本発明では、人間の尿中、血液中、または
唾液中に含まれるカテコールアミン、クレアチニン、コ
ルチゾール、蛋白質、または免疫物質等の生化学量を定
量分析することができる。この場合、カテコールアミン
に対してクレアチニン、コルチゾール、蛋白質に対して
全蛋白質量、免疫物質に対して全免疫物質量が各々標準
物質量になる。また、カテコールアミンとしては、ドー
パミン、ノルアドレナリン、またはアドレナリンを定量
分析することができる。

【００１７】本発明の生化学量分析装置は、カテコール
アミンを分離するカラムと、カラムで分離されたカテコ
ールアミンを定量する電気化学検出器とを含んで構成す
ることができる。このように構成することにより、従来
のように蛍光法による検出方法に代えて、電気化学検出
器による検出ができるので、装置を小型にすることがで
きる。

【００１８】また、本発明の標準物質分析装置は、生体
試料中のクレアチニンを分離するカラムと、カラムで分
離されたクレアチニンを定量する赤外線検出器とを含む
クレアチニン分析装置で構成することができる。

【００１９】本発明では、カテコールアミンの検出方法
を蛍光法から電気化学検出法に変更することによって装
置を小型化し、クレアチニン測定法を誘導体化法からカ
ラム分離法に変更して装置を総合化し、試料の前処理工
程を自動カラム分離方式に変更したので、現場で直接計
測することができる。生体の心理状態として、人間の行
動におけるストレス感、疲労感、または快適感を判定す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。以下では、本発明を、生体
試料として尿中のカテコールアミンを定量し、標準物質
としてクレアチニンを定量する場合に適用した場合につ
いて説明する。

【００２１】本実施の形態は、図１に示すように、生体
試料から夾雑物を除去する前処理装置１０、カテコール
アミンを分析する生化学理量分析装置及び生化学量を評
価するための基準となる物質を定量分析する標準物質分
析装置とを含む分析装置１２、生化学量分析装置及び標
準物質分析装置の分析結果に基いてデータ解析するデー
タ解析装置１４、及びこれらを制御すると共に生体の心
理状態を解析するコンピュータで構成された生体心理状
態解析装置１５から構成されている。

【００２２】前処理装置１０には、標準試料を貯留した
標準試料容器１６、生体試料を貯留した生体試料容器１
８、０．１ＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ８．６）からな
る調製液を貯留した調製液容器２０、０．１ＮＨＣ
ｌ、Ｈ₂Ｏ、ＭｅＯＨの３種類の洗浄液を貯留した洗浄
液容器２２、及び、２％の酢酸を抽出液として貯留した
抽出液容器２４が設けられている。

【００２３】また、前処理装置１０には、カテコールア
ミンを抽出する抽出剤としてのフェニルホウ酸（ＰＢ
Ａ）を含むカラム充填剤が充填されたカテコールアミン
抽出カラム２６が設けられている。カテコールアミンの
抽出剤としては、フェニルホウ酸の他に、溶液のｐＨの
調製でカテコールアミンを簡単に吸着・脱着可能な材料
であれば使用することができる。

【００２４】標準試料容器１６は、ポンプ２８を備えた
チューブによって、標準試料と生体試料との供給を切り
換えるカラムスイッチングバルブ３０に接続されてい
る。生体試料容器１８は、ポンプ３２を備えたチューブ
によってカラムスイッチングバルブ３０に接続されてい
る。

【００２５】調製液容器２０、洗浄液容器２２、及び抽
出液容器２４は、各々チューブを介して、調製液、洗浄
液、及び抽出液の供給を切り換えるカラムスイッチング
バルブ３４に接続されている。カラムスイッチングバル
ブ３４は、ポンプ３６を備えたチューブを介してカテコ
ールアミン抽出カラム２６の一端に接続されると共に、
チューブを介して廃液を貯留するドレイン容器４０に接
続されている。カテコールアミン抽出カラム２６の他端
は、チューブを介してカラムスイッチングバルブ３８に
接続され、カラムスイッチングバルブ３８は、チューブ
を介してカラムスイッチングバルブ３０に接続されてい
る。

【００２６】分析装置１２には、カテコールアミンを分
離する分離カラム４２と、標準物質（クレアチニン）を
分離する分離カラム４４とが設けられている。分離カラ
ム４２の排出側には、電解セルを備えた電気化学検出器
４６が接続され、分離カラム４４の排出側には、ＵＶ
（２３０ｎｍ）吸収測定用セル４８が接続されている。
この分離カラム４２と電気化学検出器４６とによりカテ
コールアミン分析装置が構成され、分離カラム４４とＵ
Ｖ吸収測定用セル４８とにより標準物質分析装置が構成
されている。

【００２７】分離カラム４２の導入側は、不純物除去用
のプレカラム５０を介してカラムスイッチングバルブ５
４に接続され、分離カラム４４の導入側は、不純物除去
用のプレカラム５２を介してカラムスイッチングバルブ
５４に接続されている。カラムスイッチングバルブ５４
には、各々ポンプ及び移動相中のガスを除去するデガッ
サーを備えたチューブによって移動相を備えた容器５
６、５８の各々が接続されている。

【００２８】電気化学検出器４６及びＵＶ吸収測定用セ
ル４８の各々は、信号線を介してデータ解析装置１４に
接続され、データ解析装置１４は生体心理状態解析装置
１５に接続されている。

【００２９】次に、本実施の形態の心理状態判定方法に
ついて説明する。クレアチニンの定量は、以下で説明す
るカテコールアミンの定量の前に、既知のクレアチニン
濃度の溶液を標準試料として、この標準試料を標準試料
容器１６から分離カラム４４に供給することにより行な
われる。クレアチニンは分離カラム４４で分離され、分
離カラム４４で分離されたクレアチニンは、容器５８か
ら供給される移動相によりＵＶ吸収測定用セル４８に供
給され、ＵＶ吸収測定用セル４８で溶出液中のクレアチ
ニンが標準物質として測定される。

【００３０】次に、実際の生体試料を分離カラム４４を
介してＵＶ吸収測定用セル４８に供給し、上記と同様に
してクレアチニンを分離検出する。データ解析装置１４
では、ＵＶ吸収測定用セル４８で検出された既知の濃度
溶液のクレアチニンと比較して、実際の生体試料中のク
レアチン濃度を解析する。

【００３１】次に、カテコールアミンの定量について説
明する。最初に、ポンプ３６を駆動して洗浄液（ＨＣ
ｌ）をカテコールアミン抽出カラム２６に供給して洗浄
する。洗浄後の洗浄液は、チューブを介してドレイン容
器４０に排出される。次に、調製液（Ｔｒｉｓ−ＨＣ
ｌ）をカテコールアミン抽出カラム２６に供給して活性
化させる。

【００３２】カテコールアミン抽出カラム２６を活性化
させた後、ポンプ３２を駆動して生体試料である尿サン
プルをカテコールアミン抽出カラム２６に供給する。こ
れによって、カテコールアミン抽出カラム２６に充填さ
れている充填剤に含まれるフェニルホウ酸にカテコール
アミンが自動的に捕捉される。

【００３３】続いて、カテコールアミン抽出カラム２６
を洗浄液（Ｈ₂Ｏ）で洗浄すると共に、更にＭｅＯＨで
洗浄する。洗浄終了後、２％酢酸をカテコールアミン抽
出カラム２６に供給してカテコールアミンを溶出させ、
溶出液を分離カラム４２に供給する。

【００３４】分離カラム４２で分離されたカテコールア
ミンは、容器５６から供給される移動相によって電気化
学検出器４６に供給され、電気化学検出器４６で溶出液
の電気化学なクロマト分析が行なわれる。

【００３５】実際の生体試料をカテコールアミン分析装
置で分析すると、カテコールアミンとして数多くの生化
学物質が検出される。このため、アドレナリン、ノルア
ドレナリン、及びドーパミンの各々が既知の濃度のカテ
コールアミン溶液を予め作成し、カテコールアミン分析
装置で予め分離して検出しておく。

【００３６】データ解析装置１４では、カテコールアミ
ン分析装置で分析された数多くの生化学物質から先に分
離した既知の濃度のアドレナリン、ノルアドレナリン、
及びドーパミンのデータを基に、実際の生体試料中のア
ドレナリン、ノルアドレナリン、及びドーパミンを同定
してそれらの濃度を解析する。

【００３７】カテコールアミン、特に、アドレナリンの
解析方法として従来から知られている蛍光法及び本実施
の形態で用いた電気化学法について、測定値を比較した
ところ図２に示すように高い相関（相関係数０．９８）
があることが確認された。

【００３８】また、従来のアルミナ法では、生体試料に
内部標準物質、ｐＨ調製液、及びアルミナを加え、振動
攪拌し、遠心分離器用いた分離によって液相を除去した
後、アルミナを洗浄し、再び遠心分離し液相を除去する
工程を３回繰り返し、抽出液でカテコールアミンを抽出
し、液相分離した後分析している。この分析によって、
ノルアドレナリン、アドレナリン、及びドーパミンが分
析される。

【００３９】本実施の形態では、カラムで分離し電気化
学方法で分析しているため、少ない工程でノルアドレナ
リン、アドレナリン、及びドーパミンを分析することが
できる。

【００４０】また、下記の表に示すように、検出限界、
測定値の再現性、試料の分析時間、試料の最低必要量、
装置のサイズ、装置の重量について、従来から知られて
いる蛍光法による装置及び本実施の形態で用いた電気化
学法による装置について比較したところ、下記表に示す
ように、本実施の形態ではサイズを１／３０、重量を１
／５に小型化することができ、可搬式生化学量計測装置
に適していることが確認された。

【００４１】

【表１】

【００４２】また、標準物質であるクレアチニンの分析
方法として、従来から誘導体化法が知られているが、本
実施例のようにカラム分離法に変更しても、図３に示す
ように実測値が変化しないことが確認された。本実施の
形態のように、カラム分離法を使用することにより、カ
ラムを用いたカテコールアミン分析装置と統合化するこ
とができ、カラムスイッチングバルブにより生体試料の
カテコールアミン量と標準物質であるクレアチニン量と
の同時分析を行なうことができる。

【００４３】生体の心理状態解析装置１５では、データ
解析装置１４で解析された生体試料中の生化学物質値を
心理状態と関連付けができるような心理状態レベル値に
変換し、心理状態を解析する。すなわち、データ解析装
置１４は、生体試料の生化学量測定値を解析する機能
と、得られた測定値を心理状態を表現するために必要な
心理状態レベル値に変換する機能とを有する。

【００４４】生化学物質値として尿中アドレナリンの値
（Ｅ値）を用いる場合を例にして説明すると、Ｅ値は同
じ被験者において生体試料（尿）採取時の尿濃度が異な
るために、被験者の心理状態と関連付ける心理状態レベ
ル値に換算するためには、尿濃度の補正を行なう必要が
ある。そこで、尿中に一定割合で常に排出されているク
レアチニンの値（Ｃ値）でＥ値を除したクレアチニン補
正アドレナリンの値（Ａ値＝Ｅ／Ｃ）を用いることで、
心理状態レベルを解析することができる。

【００４５】心理状態レベル値として、例えば、運転負
荷実験前におけるクレアチニン補正アドレナリンの値
（Ａ₀値）で運転負荷実験後におけるクレアチニン補正
アドレナリンの値（Ａ₁値）を除したクレアチニン補正
アドレナリンの変化量（Ｄ値＝Ａ₁／Ａ₀）を用いること
もできる。

【００４６】また、心理状態レベル値として、測定値が
多い場合には、統計処理した値を用いることもできる。
例えば、多数の測定値の標準偏差をσとして平均値をＭ
とした場合には、測定値（Ｐ値）を標準化した（Ｚ＝
（Ｐ−Ｍ）／σ）に変換して心理状態レベルを評価する
ことができる。

【００４７】本実施の形態の心理状態判定装置により運
転前後のクレアチニン補正アドレナリン量から心理状態
を評価した。Ａ，Ｂ，Ｃの３名の被験者で各々運転前後
のクレアチニン補正アドレナリン量を比較した結果、図
４に示すように、３名とも運転前に比較して運転後のク
レアチニン補正アドレナリン量が増加している。そし
て、これらの増加量を指標として運転ストレス状態の変
化量を推定できることが理解できる。

【００４８】また、本実施の形態の心理状態判定装置を
用いて、生体が筋肉運動した前後におけるコルチゾール
量と総蛋白質量とを測定した場合、コルチゾール量の総
蛋白質量に対する組成比率を筋肉運動した前後で比較す
ることができた。これにより、筋肉疲労ストレス感の増
減を推定することが確認できた。

【００４９】本実施の形態の心理状態判定装置を用いて
計測された生理化学量の変化量は、特に運転行動時にお
ける人間の感性・心理状態、例えば緊張感、ストレス
感、疲労感、または快適感等の指標となるので、従来定
性的な官能評価しかできなかった実験において定量的な
評価が可能になる、という効果が得られる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、前
処理装置でカラムを用いて生体試料から夾雑物が除去さ
れるので、従来のように生体試料の冷凍保存等が不要に
なり、分析装置には生化学量分析装置と標準物質分析装
置とが設けられているので、生体試料の生化学量及び標
準物質の定量を同時に行って心理状態の解析を行なうこ
とにより生体化学量を現場で直接計測して心理状態を判
定することができる。、という効果が得られる。

【００５１】また、電気化学検出器によってカテコール
アミンを分析することによって、心理状態判定装置を小
型にすることができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のブロック図である。

【図２】蛍光法でのアドレナリン測定値と電気化学法で
のアドレナリン測定値との相関を示す線図である。

【図３】誘導体化法でのクレアチニン測定値とカラム分
離法でのクレアチニン測定値との相関を示す線図であ
る。

【図４】運転前と運転後におけるアドレナリン量の測定
結果を示す線図である。

【符号の説明】

１０前処理装置１２分析装置１４データ解析装置１５心理状態解析装置１６標準試料容器１８生体試料容器２０調製液容器２２洗浄液容器２４抽出液容器２６カテコールアミン抽出カラム４０ドレイン容器４２分離カラム４４分離カラム４６電気化学検出器４８ＵＶ吸収測定用セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 30/64 Ｇ０１Ｎ 30/64 Ｃ 30/74 30/74 Ｅ 30/88 30/88 ＥＫ // Ｇ０１Ｎ 21/33 21/33 30/26 30/26 Ｍ 30/46 30/46 ＡＥ 33/50 33/50 Ｕ 33/70 33/70 (72)発明者榊原清美愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 2G045 AA01 AA15 DA17 DA42 2G052 AA32 AB11 AD26 AD46 CA03 CA04 CA12 CA35 ED07 ED11 FC05 FC11 FC15 GA12 GA23 HB07 JA02 JA07 2G059 AA01 BB13 CC16 DD02 DD12 EE01 HH01 HH03 HH06 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラムを用いて生体試料から夾雑物を除去
して供給すると共に、生体試料の生化学量を評価するた
めの基準となる標準物質を供給する前処理装置と、カラムを用いて生体試料の生化学量を定量分析する生化
学量分析装置、及びカラムを用いて標準物質を定量分析
する標準物質分析装置を備えた分析装置と、生化学量分析装置及び標準物質分析装置の分析結果に基
いてデータ解析するデータ解析装置と、データ解析装置のデータ解析結果に基いて、生体の心理
状態を解析する心理状態解析装置と、を含む心理状態判定装置。
【請求項２】前記生化学量分析装置は、カテコールアミ
ンを分離するカラムと、カラムで分離されたカテコール
アミンを定量する電気化学検出器とを含むカテコールア
ミン分析装置である請求項１記載の心理状態判定装置。
【請求項３】標準物質分析装置は、生体試料中のクレア
チニンを分離するカラムと、カラムで分離されたクレア
チニンを定量する赤外線検出器とを含むクレアチニン分
析装置である請求項１または２記載の心理状態判定装
置。
【請求項４】前記生体の心理状態は、人間の行動におけ
るストレス感、疲労感、または快適感である請求項１〜
３のいずれか１項記載の心理状態判定装置。