JP2008122211A

JP2008122211A - 扁平上皮癌危険群の呼気による簡易判定方法と装置及びそのための１３ｃアセトアルデヒド分別分離用チューブ

Info

Publication number: JP2008122211A
Application number: JP2006306066A
Authority: JP
Inventors: Manabu Muto; 学武藤; Hiroyasu Esumi; 浩安江角; Kiyoko Kurosawa; 黒澤きよ子; Katsuyoshi Tadenuma; 克嘉蓼沼
Original assignee: Kaken Co Ltd; National Cancer Center Japan
Current assignee: Kaken Co Ltd; National Cancer Center Japan
Priority date: 2006-11-11
Filing date: 2006-11-11
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】扁平上皮癌の発生危険度を判定し診断するための簡便で精度の高い検査方法とその装置を提供する。
【解決手段】一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定し、アセトアルデヒド濃度の急激な上昇が見られた場合や、時間経過によるアセトアルデヒド濃度の減少度が小さい場合に、扁平上皮癌発生の危険度が高いと判定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、一定量の¹³Ｃラベル化アルコール摂取後の呼気中¹³Ｃアセトアルデヒド濃度あるいはその経時変化による扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法における、呼気中微量¹³Ｃアセトアルデヒドの測定方法及び装置、ならびにその判定方法に関する。

日本人の死亡原因として「がん」「脳卒中」「心臓病」のいわゆる三大生活習慣病が約６割を占め、特にがんは昭和５６年から脳血管疾患を抜いて１位となっている。近年、診断技術や治療技術の発達により発症後の生存年数など全体的に治療成績は向上しているが、発症部位によっては予後が悪く、不自由な生活を強いられる場合も少なくない。特に頭頸部がんや食道がんは高頻度に合併することから、「難治がん」のひとつに挙げられる（非特許文献１）。このため治療技術の検討と並行して近年がんの発症メカニズム解明に関する研究が盛んであり、生活習慣の見直しなどの予防医学的な立場に重点が置かれてきている。

本件発明者らは、これまで頭頚部がんと食道がんを併発する多重がん患者を対象に発がん機構を研究し、これらの患者の食道粘膜に多発異型上皮が発生することを発見し（非特許文献２）、さらに多発異型上皮の発生頻度がアルコール代謝能力に関わっていることを見出した。そこで、発明者らはアルコール摂取後の呼気中アセトアルデヒド濃度の経時変化測定による扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法を発明した。この方法は、一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定し、アセトアルデヒド濃度の急激な上昇が見られた場合や、30分以内にアセトアルデヒド濃度が10ｎmＯl以下にならないとき、扁平上皮癌発生の危険度が高いと判定するものであり（特許文献1）（特許文献2）、検査方法として濃度6％のアルコールを含むグレープフルーツジュース200ｍｌを摂取し、呼気中アセトアルデヒド濃度の経時変化をガスクロマトグラフにて測定するものである
。

一方、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化した微量の尿素を服用し、一定時間後に呼気中に排出されるごく微量の¹³ＣＯ₂を赤外吸収法により測定することによって、胃潰瘍等の原因とされるヘリコバクター・ピロリ菌の感染の有無を診断する¹³Ｃ尿素呼気試験が実用化されており（非特許文献４）、¹³ＣＯ₂検出のための専用の診断装置も販売されている。

また、チタニア結晶体を代表とする光触媒材料（特許文献５）は、紫外光や特定の波長の可視光の照射により光触媒特性、いわゆるホンダ・フジシマ効果を有し、結晶体の製造方法や様々な触媒助剤の利用によりより高活性の光触媒材料が開発されており、有害物質の分解除去や防汚など応用範囲が拡大している。一例として、基体上へ配列化して構築されたチタニア系ナノ構造体は、比表面積が増大し、例えば開放表面孔を持つ中空型ナノ構造体が形成されて光触媒活性の高効率化が図られており、従来のチタニア結晶体などに比較して、アセトアルデヒドに対する分解特性が向上した（特許文献３及び非特許文献６）。

しかしながら、以上の技術によれば、呼気中アセトアルデヒド濃度の経時変化測定による扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法では摂取するアルコール量が例えば12ｇと多く、検査後は長時間の安静を必要とするだけでなく、もともとアルコールを飲めない体質の被験者では、検査自体が苦痛を伴うことから、集団検診などで多数の被験者に同時に検査を実施することは困難であった。

さらに、呼気中のアセトアルデヒド濃度の測定にはガスクロマトグラフ等を使用しているが、摂取するアルコール量を少なくした場合呼気中に排出されるアセトアルデヒド量も微量となり、一般的なガスクロマトグラフでは検出感度が不足となる。そのため、検査のためのアルコール摂取量を少なくするために¹³Ｃでラベル化した微量のアルコールを摂取した場合、呼気中に排出されるごく微量の¹³Ｃアセトアルデヒドを検出するためには、ガスクロマトグラフ質量分析計が適している。しかし、ガスクロマトグラフ質量分析計は大型で高額な装置であるだけでなく、操作に専門的な知識と技術が必要とされ、１試料あたりの測定時間や測定にかかるコストも大きく、少数の検体で精度の高い結果を得たい場合には適するが、多数の被験者を対象とする集団検診等には適さない。

一方、¹³Ｃでラベル化した尿素の服用によるヘリコバクター・ピロリ感染診断の¹³Ｃ尿素呼気試験では、呼気中に排出される¹³ＣＯ₂を赤外吸収法により簡便な操作でありながらガスクロマトグラフ質量分析計と同等あるいはそれ以上の高感度で検出することが可能で、市販されている装置も小型で他の分析装置に比較して低価格であるが、微量の呼気中¹³Ｃアセトアルデヒドは測定感度が不足するだけでなく、呼気中に共存する水分や¹³Ｃアルコールの妨害もあり、直接赤外吸収法で測定することはできない。そのため、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを効率よく分解して¹³ＣＯ₂に変換することができれば、赤外吸収法により簡便な操作で間接的に¹³Ｃアセトアルデヒドを測定することが可能と思われるが、これまで実用化された例はない。

チタニア結晶体を主成分とする光触媒は、近年アセトアルデヒドなどの悪臭物質や種々の有害物質の分解除去に応用され、一部は実用化されている。各種有機化合物との気相反応速度定数も研究されており、チタニア結晶体を主成分とする光触媒の特性として、アセトアルデヒドに対する気相反応速度定数がアルコール（エチルアルコール）の１００倍以上であり、アセトアルデヒドとアルコールが共存する場合、アセトアルデヒドの分解反応が優先的に進行すると予想されるが、これまで複数の混合成分気体中の特定成分について光触媒により分別分解を行った実用化例はない。

特開２００３‐１９９５６２号特開２００３‐２１５１２３号特開２００４‐１３０１７１号厚生労働省平成13年人口動態統計 Gut vＯl.47 256-261,2000 ＣarＣinＯgenesis vＯl.23 nＯ.10 pp1759-1765, 2022 消化管NetwＯrk―PhysiＣian TＯday―,vＯl.2,NＯ.3 p.54-56 「入門光触媒」東京図書(2004年９月２５日刊)、ISBN:4489006845 J.Mater.Ｃhem,2003,13,866-870

そこでこの発明は、一定量の微量の¹³Ｃアルコールを摂取後の被験者の呼気を紫外光や可視光の照射下で光触媒特性を有する材料に接触させるなどして呼気中に含まれるアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換し、赤外吸収法などにより¹³ＣＯ₂の変化量を測定して間接的に呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを測定し、扁平上皮癌発生危険度の簡易判定を行う方法と装置及びそのための¹³Ｃアセトアルデヒド分別分離用チューブを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するために、第一発明は、一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定し、アセトアルデヒド濃度の急激な上昇が見られた場合や、時間経過によるアセトアルデヒド濃度の減少度が小さい場合に、扁平上皮癌発生の危険度が高いと判定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

また、第二発明は、一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定し、アセトアルデヒド濃度の急激な上昇が見られた場合や、時間経過によるアセトアルデヒド濃度の減少度が小さい場合に、扁平上皮癌発生の危険度が高いと判定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化して¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

第三発明は、一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度を測定することによる扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを紫外線または可視光線照射下で光触媒特性を有する材料に接触させて酸化することにより¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

第四発明は、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換するための前記光触媒特性を有する材料がチタニア型結晶体、基体上に形成された多孔質陽極酸化皮膜の規則化配列した細孔中に充填され、該細孔底部のアンカー効果を発現する微細凹凸構造を有する導電層上に直接結合しているチタニア型結晶体からなるナノ構造体、チタニア型結晶体以外の金属酸化物、金属単体、セラミック材のうちのいずれかひとつ、あるいは二つ以上の複合体であり、紫外線または可視光線に照射により光触媒特性を有することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

第五発明は、一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度を測定することによる扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気にオゾンガスを添加して呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化することにより¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

第六発明は、一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度を測定することによる扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを沿面放電で酸化することにより¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

第七発明は、¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度または変換された¹³ＣＯ₂濃度の変化量を測定する検出器がガスクロマトグラフ質量分析計あるいは赤外吸収分析装置であることを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法である。

第八発明は、¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する装置であって、被験者の呼気を導入する呼気導入部と、導入された呼気を酸化して¹³ＣＯ₂に変換するための変換部と、変換部で¹³Ｃアセトアルデヒドが¹³ＣＯ₂に変換された被験者の呼気を検出部に導入するために変換部と検出部を接続する接続部、あるいは変換部で¹³Ｃアセトアルデヒドが¹³ＣＯ₂に変換された被験者の呼気を検出部に導入するための変換部からガスを送るポンプによって検出部に送るための吐出部を有し、それらが¹³ＣＯ₂分析装置に外部配管で接続されること、あるいはそれらが¹³ＣＯ₂分析装置と一体化した構成であること、以上を特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置である。

第九発明は、¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する扁平上皮癌発生危険度を簡易判定するための方法において、¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置に装着し、被験者の呼気を通気して目的とする¹³Ｃアセトアルデヒドを計測するため、呼気に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒド以外の計測妨害する成分を捕集することによって呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換する変換部へ流入させる機能を有することを特徴とする、扁平上皮癌発生危険度を簡易判定するための呼気中¹³Ｃアセトアルデヒド分別分離用チューブである。

第一発明によれば、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールを例えば５０〜３００μLの範囲の一定量を含む水とともに摂取し、摂取後の呼気中¹³Ｃアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定して扁平上皮癌発生危険度を判定する方法であり、診断のためのアルコール摂取量を微量とすることができることから、検査後の安静時間が短くてすみ、もともとアルコールを飲めない体質の被験者でも苦痛の少ない検査となる。さらに、内視鏡検査による咽頭や食道からの正常細胞の採取や抹消血リンパ球からの遺伝子診断などのように検査に数日を要する、遺伝子診断装置が必要なために診断費用が高くなりやすい、検査時に被験者に苦痛を強いる等の問題がないことから、多くの被験者に適用できる方法である。

また、第二発明によれば、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールを摂取し、摂取後の呼気中¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定するものであり、検出方法として簡便で高感度の赤外吸収法を適用することができることから、検査時間も短く、診断費用を低く抑えることができ、集団検診などで多数の被験者に同時に検査を実施することが可能となる。

第三発明または第四発明によれば、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコール摂取後の呼気中¹³Ｃアセトアルデヒドを、紫外線または可視光線の照射下で光触媒特性を有する材料に接触させるだけで酸化分解反応が進行し、¹³ＣＯ₂に変換することができる。とくに光触媒としてチタニア結晶体を主材料に用いた場合は、紫外線照射下でのアセトアルデヒドの分解速度定数はエタノールの１００倍以上であり、アルコール摂取後の呼気中にアセトアルデヒドと未代謝のアルコールが共存する場合は優先的にアセトアルデヒドを酸化分解でき、アルコールの共存による検査結果への影響を低く抑えることができる。さらに、光触媒材料に二酸化ルテニウムなどの金属酸化物を助触媒として担時させることにより、分解特性を向上させることができる。

第五発明によれは、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコール摂取後の呼気にオゾンガスを添加することにより、呼気中¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて効率よく¹³ＣＯ₂に変換することができる。

第六発明によれば、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコール摂取後の呼気を沿面放電で酸化することにより、呼気中¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて効率よく¹³ＣＯ₂に変換することができる。

第七発明によれば、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化された微量のアルコールを摂取し、摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量をガスクロマトグラフ質量分析計で測定した場合は高感度かつ高精度の結果が得られる。検出器を赤外吸収分析装置とした場合は、簡便な操作と小型の装置でガスクロマトグラフ質量分析計と同等あるいはそれ以上の高感度で測定することができる。

第八発明によれば、炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化された微量のアルコールを摂取し、摂取後の呼気を採取し、採取した呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量を検出する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置を提供でき、検出部をガスクロマトグラフ質量分析計とした場合は高精度の結果が得られる。また、検出部を赤外吸収法¹³ＣＯ₂分析装置とした場合は装置も小型で他の診断装置に比較して低価格であり、操作も簡便であることから、集団検診などで多数の被験者に同時に検査を実施することが容易となる。

第九発明によれば、呼気に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒド以外の成分として例えば摂取した¹³Ｃアルコールが予想され、その¹³Ｃアルコールが口中に残留したりあるいは未代謝の状態で呼気に含まれる恐れがあり、そのため予め呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド以外の成分を捕集し除去することによって呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを正確に計測するための呼気中¹³Ｃアセトアルデヒド分別分離用チューブである。これは、チューブ状以外にスティック状、あるいはチップ状などの形状が考えられる。

この発明の一実施形態を、図１に示す。
炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化された一定量の¹³Ｃアルコールを含む検査薬1を被験者２に経口摂取させ、一定時間安静にして、代謝により¹³Ｃアセトアルデヒドを生成させる。代謝により生成した¹³Ｃアセトアルデヒドを含む呼気を、呼気採取のための専用容器３に採取する。

続いて専用容器３に採取した呼気の一部を、変換部を有する変換装置４に導入し、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換させ、変換前後の呼気中¹³ＣＯ₂量を測定して呼気中の¹³ＣＯ₂変化量５を求める。図示していないが、¹³ＣＯ₂変化量５から、間接的に採取した呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド量を算出し、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド量が一定量以上であるとき、扁平上皮癌の高危険群であると判定する。

図２は、扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置の一実施例である。炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化された¹³Ｃアルコールを摂取し、一定時間経過後の呼気を呼気採取のための専用容器３ａ及び３ｂに採取し、専用容器３ｂ中の呼気を導入部６から¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換する変換部７に導入し、¹³ＣＯ₂に変換後の呼気を接続部８を介して検出部９に導入する。あるいは、¹³ＣＯ₂に変換後の呼気を専用容器３Ｃに採取し、専用容器３Ｃから検出部９に導入する。検出部に導入された呼気中の¹³ＣＯ₂変換量を、変換しない専用容器３ａ中の呼気を参照として検出部９で¹³ＣＯ₂変化量として測定し、間接的に専用容器３ｂ中の呼気中¹³Ｃアセトアルデヒド量を求める。

図３は、紫外線照射下で光触媒特性を有する材料に接触させて酸化分解することにより呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換する変換部の構成の一実施例である。光触媒材料担持基板１０は、反射板１１の上に重ねられ、厚さが1〜２ｍｍのスペーサー１４をはさんで石英ガラス等の紫外線透過材12とともにホルダー13により固定される。紫外光源１５より発せられる波長３００〜４００ｎｍの紫外光は、紫外線透過材12を通過して光触媒材料担持基板１０に照射される。この紫外光源としてブラックライト１５あるいは高輝度紫外線発光ダイオードなどが使用できる。このとき、光触媒材料の変換効率を向上かつ安定させるため、ヒーター１６及び温度コントローラーにより、光触媒材料担持基板１０の表面温度は例えば５０〜１００℃に加熱され、温度を一定に保つ。これらの部材はケース１８内部に納められる。図示されていないが、吸引ポンプにより導入部から吸引された¹³Ｃアルコール摂取後の呼気試料は、スペーサー１４によって隔てられた光触媒材料担持基板１０と紫外線透過材12の間を紫外線照射下で通過する間に光触媒材料と接触し、呼気中に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒドが酸化分解されて¹³ＣＯ₂に変換され、接続部から検出部に導入あるいは呼気専用容器へ採取される。

図４は、¹³Ｃアルコール摂取後の呼気に含まれる恐れのある¹³Ｃアセトアルデヒドの計測を妨害する成分を予め成分捕集部１９で捕集することによって呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドだけを¹³ＣＯ₂に変換する変換部へ注入する構成の一実施例である。呼気３を成分捕集部１９が付いた変換部７に導入し、呼気中に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒド以外の物質を吸着捕集し除去する。成分捕集部１９を通過した呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを紫外光源１５より発せられる波長３００〜４００ｎｍの紫外光を、紫外線透過材12を通過して光触媒材料担持基板１０に照射する。このとき、光触媒材料の変換効率を向上かつ安定させるため、ヒーター１６及び温度コントローラーにより、光触媒材料担持基板１０の表面温度は例えば５０〜１００℃に加熱され、温度を一定に保つ。この操作により、導入部から吸引された¹³Ｃアルコール摂取後の呼気試料は、スペーサー１４によって隔てられた光触媒材料担持基板１０と紫外線透過材12の間を紫外線照射下で通過する間に光触媒材料と接触し、呼気中に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒドが酸化分解されて¹³ＣＯ₂に変換され、接続部から検出部に導入あるいは呼気専用容器へ採取される。なお、成分捕集部１９を通過した呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換する方法としては、光触媒を用いる方法以外に、オゾンガスを導入する方法、あるいはそのガスを沿面放電処理する方法、または酸化触媒中に通気する方法など、いずれの方法でも可能となる。

被験者が摂取するアルコール（エタノール）は化学式ＣH₃ＣH₂ＯHで表され、骨格中に炭素を２つ含む。従って、¹³Ｃでラベル化されたアルコールは、１つの炭素だけがラベル化された場合の２種類と、２つの炭素が両方ともラベル化された場合の計３種類がある。代謝などによりアルコールの酸化分解が進むと、アセトアルデヒド、酢酸を経て最終的に二酸化炭素と水となり、１分子のアルコールから１分子のアセトアルデヒドまたは酢酸を生成し、最終的に２分子の二酸化炭素が生成する。¹³Ｃでラベル化されたアルコールの炭素が１つの場合、生成する¹³ＣＯ₂はアルコール１分子に対して１分子であり、アルコールの２つの炭素が¹³Ｃでラベル化された場合は生成する¹³ＣＯ₂はアルコール１分子に対して２分子となる。本発明では、微量のアルコール摂取後に代謝により生成して呼気中に排出される微量のアセトアルデヒドをＣＯ₂に変換し、変換前後の微量の¹³ＣＯ₂変化量を測定することから、より高感度を得るためにより多くの¹³ＣＯ₂が生成することが望ましい。従って、検査のために摂取する¹³Ｃラベル化アルコールは、アルコール骨格中の２つの炭素が両方とも¹³Ｃであるアルコールとする。

（実施例１）
¹³Ｃでラベル化されたアルコールの摂取量は、扁平上皮癌の高危険群に属する被験者の代謝による¹³Ｃアセトアルデヒド生成量、変換部での¹³Ｃアセトアルデヒドから¹³ＣＯ₂への変換効率及び¹³ＣＯ₂検出部の測定感度により決定される。実際に扁平上皮癌の高危険群に属する被験者に¹³Ｃでラベル化されたアルコール１００μLをミネラルウォーター５０〜１００ｍLに混合して経口摂取させ、摂取後の呼気を採取してアセトアルデヒド濃度を測定した結果、摂取前にはアセトアルデヒドは検出されなかったが、摂取後2〜10分の範囲で約２〜５ｐｐｍのアセトアルデヒドが検出された。次に、¹³Ｃアセトアルデヒドから¹³ＣＯ₂への変換部を紫外線照射下でのチタニア系光触媒材料への接触酸化方式とし、検出部を赤外吸収分析装置として、変換部で上記の採取した呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換させ、市販の赤外吸収法による呼気中¹³ＣＯ₂分析装置で変換前後の¹³ＣＯ₂変化量を測定した結果、変化量は約３〜６‰の範囲であった。一方、扁平上皮癌の高危険群に属さない被験者での¹³ＣＯ₂変化量は１‰以下となり、赤外吸収分析装置の¹³ＣＯ₂検出下限0.3‰から考慮できる当該危険群の判定閾値としては１〜２‰程度と判断された。

（実施例２）
¹³Ｃでラベル化されたアルコールの摂取による呼気検査を行うためには、被験者が空腹状態であることが正確な判定を行う上で望ましい。呼気検査する時間帯としては、例えば午前１０〜１２時、あるいは午後４〜６時が適しており、検査する前の１〜２時間は水分の摂取も控える。呼気検査は、まず¹³Ｃアルコールを摂取する前の呼気を採取し、次に例えば¹³Ｃアルコールを0.1mL含む水５０〜１００mLをなるべく短時間で摂取する。飲み終わった２〜５分後の呼気を採取し、それら¹³Ｃアルコールの摂取前後の呼気をそれぞれ¹³Ｃアセトアルデヒドから¹³ＣＯ₂へ変換する機能を有する紫外線照射チタニア系光触媒材料へ通気させて呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換させ、それらのガスを赤外吸収分析装置で変換前後の¹³ＣＯ₂変化量を測定し、¹³Ｃアルコール摂取後の¹³ＣＯ₂値（実際には、Δ¹²ＣＯ₂値とΔ¹³ＣＯ₂値の比）のから¹³Ｃアルコール摂取前の¹³ＣＯ₂値（Δ¹²ＣＯ₂値とΔ¹³ＣＯ₂値の比）を差し引き、その値が判定基準である閾値として１〜２‰を越えた場合に危険群として判定する。

（実施例３）
¹³Ｃでラベル化されたアルコールの摂取後の被験者の呼気を採取する時間については、3〜10分の間が危険群の判定に適していると判断された。なおこの場合、被験者の呼気中に含まれる未代謝の¹³Ｃアルコールあるいは被験者が¹³Ｃアルコールを摂取しないにも係らず呼気に排泄する¹³Ｃアルコールあるいは¹³Ｃアセトアルデヒド以外の¹³Ｃ有機物由来などの物質は、¹³ＣＯ₂変換装置で¹³ＣＯ₂に変換されてしまう。そのため、¹³Ｃでラベル化されたアルコールを摂取する前の呼気も予め採取し、摂取した後の呼気と同様に¹³ＣＯ₂変換装置で処理して、¹³Ｃアルコール摂取後の¹³ＣＯ₂値（実際には、Δ¹²ＣＯ₂値とΔ¹³ＣＯ₂値の比）から¹³Ｃアルコール摂取前の¹³ＣＯ₂値（Δ¹²ＣＯ₂値とΔ¹³ＣＯ₂値の比）を差し引くことにより、判定基準である閾値との差異を判断し危険群の判定が可能となる。

（実施例４）
¹³Ｃでラベル化されたアルコールの摂取後の被験者の呼気に含まれる例えば未代謝の¹³Ｃアルコールあるいは被験者が¹³Ｃアルコールを摂取しないにも係らず呼気に排泄する¹³Ｃアルコールあるいは¹³Ｃアセトアルデヒド以外の¹³Ｃ有機物由来などの物質を、例えば活性炭、シリカゲル等のシリカ系吸着材、モレキュラーシーブなどの吸着材で捕集することによって、呼気に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒドのみを¹³ＣＯ₂変換装置で¹³ＣＯ₂に変換できる。この操作により、¹³Ｃアルコールの摂取による扁平上皮癌危険群の簡易判定を正確に行うことが可能となる。

¹³Ｃでラベル化されたアルコールを摂取後の呼気中には、代謝により生成した¹³Ｃアセトアルデヒド以外に、さらに代謝が進んで生成する¹³ＣＯ₂、未代謝の¹³Ｃアルコール、通常の代謝及び呼吸により呼気中に排出される自然同位体比の¹²ＣＯ₂及び¹³ＣＯ₂、水分、その他通常の呼気中に含まれる成分が含まれる。このため、呼気を採取する専用容器はこれらの成分と反応や吸着のないフッ素系樹脂、ポリエチレン（PE）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、その他の合成樹脂またはその他の材質をこれらの合成樹脂でコーティングしたもの、あるいは市販の呼気採取用容器で、容量が３００〜１０００mlであるものを使用する。

本発明の呼気による扁平上皮癌危険群の簡易判定方法及びその装置、ならびにその判定方法によれば、少量のアルコールを水とともに摂取するだけで扁平上皮癌の危険群を判定できる。そのため、検査に苦痛を伴なわず、しかも短時間で判定することが可能であり、また高価な計測装置も必要としないため、小規模の医院や診療所でも検査が可能となる。以上から、社会的にも受入れられ易く、がん予防の観点からも望ましいと思われる。本発明の扁平上皮癌発生危険度の判定方法及びその装置により、簡便に扁平上皮癌の発生の危険度が測定できるようになるだけでなく、検査と判定方法が簡便でありその検査用装置も小型で廉価であるため、多くの医療現場に普及され易く、その現場で迅速に扁平上皮癌の発生危険度を判定できるようになると期待できる。また、発癌の危険性を被験者自身が認識することにより、具体的で効果的な癌予防が可能となり、本発明の有用性は高い。

本発明の一実施例である扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法を示す概念図である。本発明の一実施例である扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置の構成を示す概略図である。本発明の一実施例である扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置に組み込まれる呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換する変換部の構成の概略図である。本発明の一実施例である扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置に組み込まれる呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドからその計測を妨害する呼気中に含まれる他の成分を捕集して除去し、¹³Ｃアセトアルデヒドのみを¹³ＣＯ₂に変換する変換部の構成の概略図である。

符号の説明

１一定量の¹³Ｃアルコールを含む検査薬
２被験者
３呼気採取のための専用容器
４変換装置
５ ¹³ＣＯ₂変化量
６導入部
７変換部
８接続部
９検出部
１０光触媒材料担持基板
１１反射板
１２紫外線透過材
１３ホルダー
１４スペーサー
１５紫外光源
１６ヒーター
１７温度コントローラー
１８ケース
１９成分捕集部

Claims

一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定し、アセトアルデヒド濃度の急激な上昇が見られた場合や、時間経過によるアセトアルデヒド濃度の減少度が小さい場合に、扁平上皮癌発生の危険度が高いと判定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度の経時変化を測定し、アセトアルデヒド濃度の急激な上昇が見られた場合や、時間経過によるアセトアルデヒド濃度の減少度が小さい場合に、扁平上皮癌発生の危険度が高いと判定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化して¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度を測定することによる扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを紫外線または可視光線照射下で光触媒特性を有する材料に接触させて酸化することにより¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを¹³ＣＯ₂に変換するための光触媒特性を有する材料が酸化チタン、チタン酸ストロンチウムなどに代表される光触媒材料であり、紫外線または可視光線に照射により光触媒特性を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度を測定することによる扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気にオゾンガスを添加して呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化することにより¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
一定濃度のアルコールを一定量摂取した後、呼気中のアセトアルデヒド濃度を測定することによる扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、摂取するアルコールが炭素の安定同位体である¹³Ｃでラベル化されたアルコールであり、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを沿面放電で酸化することにより¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法であって、呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度または変換された¹³ＣＯ₂濃度の変化量を測定する検出器がガスクロマトグラフ質量分析計あるいは赤外吸収分析装置であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の扁平上皮癌発生危険度の簡易判定方法。
¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する請求項１〜７記載の扁平上皮癌発生危険度を簡易判定するための方法において、¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する装置であって、被験者の呼気を導入する呼気導入部と、導入された呼気を酸化して¹³ＣＯ₂に変換するための変換部と、変換部で¹³Ｃアセトアルデヒドが¹³ＣＯ₂に変換された被験者の呼気を検出部に導入するために変換部と検出部を接続する接続部、あるいは変換部で¹³Ｃアセトアルデヒドが¹³ＣＯ₂に変換された被験者の呼気を検出部に導入するための変換部からガスを送るポンプによって検出部に送るための吐出部を有し、それらが¹³ＣＯ₂分析装置に外部配管で接続されること、あるいはそれらが¹³ＣＯ₂分析装置と一体化した構成であること、以上を特徴とする扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置。
請求項１〜７の何れかに記載の記載の¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する扁平上皮癌発生危険度を簡易判定するための方法において、請求項８記載の¹³Ｃでラベル化された一定量のアルコールを摂取後の呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを酸化させて¹³ＣＯ₂に変換し、変換後の¹³ＣＯ₂濃度の変化量から呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒド濃度を測定する扁平上皮癌発生危険度の簡易判定装置に装着し、被験者の呼気を通気して目的とする¹³Ｃアセトアルデヒドを計測するため、呼気に含まれる¹³Ｃアセトアルデヒド以外の計測妨害する成分を捕集することによって呼気中の¹³Ｃアセトアルデヒドを請求項８記載の¹³ＣＯ₂に変換する変換部へ流入させる機能を有することを特徴とする、扁平上皮癌発生危険度を簡易判定するための呼気中¹³Ｃアセトアルデヒド分別分離用チューブ。