JP2012098097A - 蛍光ｘ線分析による生体内金属元素検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた検査結果に基づいて、ミネラルの充足、不足を簡便に、正確に判別する方法を提供する。また、体内に蓄積した有害な重金属を簡便に検査する方法を提供する。
【解決手段】本発明の第１の形態は、蛍光Ｘ線分析により、被検者の前頭部、側頭部又は頂頭部の毛髪に含まれるミネラル金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内のミネラル金属量が異常であると判断する生体内金属元素検査方法であり、本発明の他の形態は、蛍光Ｘ線分析により、皮膚、爪、歯又は骨からなる生体内固形物や血液、尿、涙、汗又は唾液からなる生体液に含まれるミネラル金属量又は重金属量の含有比率及び／又は含有量を測定することを特徴とする生体内ミネラル検査方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、汎用性の（卓上型）全反射蛍光Ｘ線分析装置を用いた生体内元素（ミネラル、重金属など）の検査方法に関する。

ミネラルとは、生物が代謝において必要とする必須元素を称し、例としては、カルシウム、鉄、銅、亜鉛等が挙げられる。ミネラルの不足は、骨の弱化、貧血、味覚異常、免疫機能の減弱などの障害をもたらす。例えば、カルシウム不足は神経伝達障害を起こし、乳がん、アルツハイマー病、結腸がん、糖尿病、動脈硬化、腎臓結石、白内障などの発症の１つの原因として、ヒトの健康を脅かし、命をも奪う元凶とされている。

鉄は、主に赤血球のヘモグロビンと結合して体内の７０％が血液中に、残りは肝臓、脾臓、骨髄、筋肉などに存在し、酸素の運搬、細胞呼吸などに重要な働きをしている。鉄欠乏は、新生児や妊婦などで重篤な貧血を起こすことがあり、栄養学的に重要性が見直されている。
亜鉛は日本人に不足しがちなミネラルの一つで、亜鉛の代表的な欠乏症は、成長障害に代表される小人症や性的発育障害があげられる。最近では、亜鉛不足による味覚障害が話題になっている。加工食品や精製食品を食べる機会の多い人々には、亜鉛を必要十分に摂取しているかどうかが懸念されている。また、亜鉛はコラーゲン代謝（皮膚の美しさに関与）、インスリンによる脂肪細胞への糖の取り込み、活性酸素消去酵素など体内の３００種以上のタンパク質や酵素に欠かせないミネラルである。さらに、細胞が再生するために必須なミネラルで、毒性が低く、最も排泄され易く、欠乏し易いミネラルとしてよく知られている。
従って、ミネラルの不足を補うための摂取は、健康予防において、最も強調される健康法の一つである。しかし、ミネラルの摂取だけでは、ミネラル不足を解消したことにはならない。ミネラルは消化器において吸収されにくく、ミネラルを単体で服用しても、殆どが吸収されずに排出されてしまう。そのミネラルが、ヒト体内で足りているか、不足しているかを簡便に、判断できる手法は開発されて来なかった。

特許第４０６５７３４号公報 特開２００６−５３１０１号公報

「毛髪で分かる乳がんの前兆と発生―放射光蛍光Ｘ線分析で早期発見−」千川純一、山田耕作、秋元利男、桜井弘、安井裕之、山本仁、江原正明、福田浩之、放射光、１８、８４−９１（２００５）．

放射光を用いたミネラルの体調診断測定は、高度な共同研究施設である高エネルギー装置を必要とし、一般の国民の検査方法として、簡便に、低コストで、利用することは不可能である。一方、エネルギーがあまり強くない汎用的な蛍光Ｘ線分析装置でのヒト検査装置での元素検査は行われてこなかった。

他の方法による、例えば、毛髪中のミネラルや重金属分析は、原子吸光光度法やICP-MS法などにより行われているが、数10本の毛髪を必要とする。その上、試料の煩雑な前処理やサンプル調整に高度なテクニックを必要とするため、特定の技術者でしか正確なデータが得られない事が欠点であった。

本発明者らは、簡便に測定できる（卓上型）全反射蛍光（エネルギー分散型蛍光）Ｘ線分析装置に着目し、例えば、カルシウム、鉄、銅、亜鉛などミネラルが摂取不足か、充足しているかについて、毛髪一本による簡便な検査方法により、ヒト体組織中の元素含有量を明らかにする。

本発明の第１の形態は、蛍光Ｘ線分析により、被検者の前頭部、側頭部又は頂頭部の毛髪に含まれるミネラル金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内のミネラル金属量が異常であると判断する生体内金属元素検査方法である。

本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、前記ミネラル金属がカルシウムであり、前記含有比率が硫黄元素含有量に対するカルシウム含有量の比率であり、前記含有比率が０．０２５のときを前記正常値の上限値とし、前記上限値を超える場合にカルシウム量が不足していると判断する生体内金属元素検査方法である。

本発明の第３の形態は、蛍光Ｘ線分析により、被検者の毛髪に含まれる重金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内の重金属量が異常であると判断する生体内金属元素検査方法である。

本発明の第４の形態は、蛍光Ｘ線分析により、被検者の皮膚、爪、歯又は骨からなる生体内固形物に含まれるミネラル金属又は重金属の含有比率及び／又は含有量を測定する生体内金属元素検査方法である。

本発明の第５の形態は、蛍光Ｘ線分析により、被検者の血液、尿、涙、汗又は唾液からなる生体液に含まれるミネラル金属又は重金属の含有比率及び／又は含有量を測定する生体内金属元素検査方法である。

本発明の第１の形態によれば、蛍光Ｘ線分析により、被検者の前頭部、側頭部又は頂頭部の毛髪に含まれるミネラル金属の含有比率及び／又は含有量を測定するから、被検者の体内におけるミネラル金属の吸収量や摂取量が充足しているか、不足しているかをより確実に判別することができる。本発明者らは、鋭意研究の結果、被検者の前頭部、側頭部又は頂頭部の毛髪を被検試料とすることにより、毛髪に含まれるミネラル金属の平均値に近い値が得られることを発見して、本発明を完成するに到った。
即ち、被検者の前頭部、側頭部又は頂頭部の毛髪を被検試料とすれば、より少ない試料数又は測定回数で、被検者の毛髪に含まれるミネラル金属の平均含有比率や平均含有量に近い値を得ることができ、検査時間やコストを削減することができる。
更に、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内のミネラル金属量が異常であると判断するから、より簡易に被検者体内のミネラル金属量の検査を行うことができる。
本発明に係る毛髪の蛍光Ｘ線分析は、Ｘ線管球を励起光源として用いることができ、比較的安価な蛍光Ｘ線分析装置を用いて、検査することができる。
従って、カルシウム、鉄、亜鉛などミネラルの摂取充足、摂取不足を簡便に判別し、ヒトへの有効なミネラルの摂取方法を明らかにすることで、ミネラルの摂取不足を有効に解消し、ミネラル不足による病気の発症を予防し、ＱＯＬ（生活の質）の向上に貢献する。

本発明の第２の形態によれば、前記ミネラル金属がカルシウムであり、前記含有比率が硫黄元素含有量に対するカルシウム含有量の比率であり、前記含有比率が０．０２５のときを前記正常値の上限値とし、前記上限値を超える場合にカルシウム量が不足していると判断するから、カルシウムの摂取充足、摂取不足を簡便に判別することができる。カルシウムが不足すると、細胞中のカルシウム濃度が上昇することが知られており、この現象は「カルシウムパラドックス」と呼ばれている（特許文献２等）。
前記含有比率が０．０２５以下の場合、およそ６０％以上の被検者が正常値の範囲に含まれることを実験的に明らかにしており、カルシウム量が不足していることをより簡易に、且つより確実に判別することができる。

本発明の第３の形態によれば、蛍光Ｘ線分析により、被検者の毛髪に含まれる重金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内の重金属量が異常であると判断するから、被検者の重金属汚染を簡便に検査することができる。
重金属汚染を簡便に検査することで、食品のデトックス（解毒）作用を評価し、デトックス効果に有効な対策を提供する。

本発明の第４及び第５の形態によれば、蛍光Ｘ線分析により、被検者の皮膚、爪、歯又は骨からなる生体内固形物や被検者の血液、尿、涙、汗又は唾液からなる生体液に含まれるミネラル金属又は重金属の含有比率及び／又は含有量を測定することができ、ミネラルの摂取充足、摂取不足を簡便に判別したり、重金属汚染を簡便に検査することができる。

蛍光Ｘ線分析のMo-Kα線によるスペクトル図である。 毛髪（前頭部）中のCu-KαとMo-Kα線により測定した10人の被験者のカルシウムに関する表2と平均値と標準偏差値（STD）の図である。 20名の前頭部（毛髪）のカルシウム値を測定した値と平均値の比較図である。 20名の側頭部（毛髪）のカルシウム値と平均値の比較図である。 20名の頭頂部（毛髪）のカルシウム値と平均値の比較図である。 20名の後頭部（毛髪）のカルシウム値と平均値の比較図である。 蛍光Ｘ線分析のCu-KαとMo-Kα線により測定した75名の平均した毛髪（前頭部）中のカルシウムの検査結果図である。 蛍光Ｘ線分析のMo-Kα線による75名の毛髪（前頭部）中の鉄の検査結果図である。 蛍光Ｘ線分析のMo-Kα線による75名の毛髪（前頭部）中の亜鉛の検査結果図である。

以下の実施例は、本発明の検査方法を説明するために例示したものであり、本発明はこれらの検査例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の検査例・検査形態を包含することは云うまでもない。

[実施例１：蛍光Ｘ線分析（X-ray Fluorescence Analysis：ＸＲＦ）のMo-Kα線によるＸＲＦスペクトル図（図１）]
前処理した毛髪をMo-Kα線を用いて、測定したカルシウム、鉄及び亜鉛の測定図でＳ／Ｎ比は、３以上であり、定量するに十分な測定結果を得た。
図１では、硫黄によるピーク（Ｓ Ｐｅａｋと称している）のピーク値を１として強度を規格化している。また、以下で議論する各金属元素の値は、全てＳ Ｐｅａｋの面積を１として規格化し、ＸＲＦスペクトルのピーク面積から見積もられた値である。
表１では、試料番号＃１〜＃１４の毛髪に対して、界面活性剤／ＥｔＯＨ液で洗浄処理を行い、測定後、再度、界面活性剤／ＥｔＯＨ液により再洗浄処理を行い、２回目の測定を行っている。
界面活性剤／ＥｔＯＨ液での処理及び再処理後の検査データは、表1に示したように、実験誤差内で良く一致しており、再現性のある検査結果を得た。

[実施例２：毛髪（前頭部）中のCu-KαとMo-Kα線により測定した10人の被験者のカルシウムに関する表2と平均値と標準偏差値（STD）（図２）]
10人の被験者に関して、洗浄及び再洗浄した前頭部の毛髪に関して、Cu-Kα及びMo-Kαで測定した各データ（Ｃａ実測値）とそれらの平均値（Ｃａ（Ａｖ））及び標準偏差値（ＳＴＤ）を表2と図2に示した。10人の被験者の毛髪を、夫々、試料＃１０１〜＃１１０としている。
表２のＣａ実測値は、毛髪一本を用いて、洗浄後と再洗浄後に、Cu-Kα線及びMo-Kα線により、測定したカルシウムの値であり、２種類の管球による測定値が良い一致を示した。図２のグラフは、試料＃１０１〜＃１１０に関する平均値（Ｃａ（Ａｖ））及び標準偏差値（ＳＴＤ）を示している。

[実施例３：20名の前頭部のカルシウム値を測定した値と平均値の比較図（図３）]
20名の前頭部（毛髪）のカルシウム値を測定した値（図中に「前頭部ＣａＡｖ」と表記している）と、前頭部、側頭部、頭頂部及び後頭部の毛髪を測定したカルシウム値の平均値（図中に「４部位ＣａＡｖ」と表記している）の比較であり、前頭部ＣａＡｖは、部位の中では最もよく平均値（４部位ＣａＡｖ）に一致している。
カルシウム値の正常値の上限値を０．０２５とすると、６０％以上の被検者が正常値の範囲に含まれる。

[実施例４：20名の側頭部（毛髪）のカルシウム値と平均値の比較図（図４）] 図４には、被検者20名の側頭部から採取した毛髪のカルシウム値を示しており、図中には側頭部ＣａＡｖと表記している。図３と同様に、側頭部ＣａＡｖと、前述の４部位ＣａＡｖとを比較している。
20名の側頭部（毛髪）のカルシウム値（側頭部ＣａＡｖ）は、平均値（４部位ＣａＡｖ）との比較で、部位の中では前頭部についで、平均値（４部位ＣａＡｖ）によく一致している。
また、図４では、図３と同様に、カルシウム値（側頭部ＣａＡｖ）の正常値の上限値を０．０２５とすると、６０％以上の被検者が正常値の範囲に含まれる。

[実施例５：20名の頭頂部（毛髪）のカルシウム値と平均値の比較図（図５）]
図５には、被検者20名の頭頂部から採取した毛髪のカルシウム値を示しており、図中には頭頂部ＣａＡｖと表記している。図３、４と同様に、頭頂部ＣａＡｖと、前述の４部位ＣａＡｖとを比較している。
20名の頭頂部（毛髪）のカルシウム値（頭頂部ＣａＡｖ）と平均値（４部位ＣａＡｖ）の比較で、部位の中では前頭部、側頭部についで、平均値（４部位ＣａＡｖ）に一致している。
また、図５においても、図３、４と同様に、カルシウム値（頭頂部ＣａＡｖ）の正常値の上限値を０．０２５とすると、６０％以上の被検者が正常値の範囲に含まれる。
[実施例６：20名の後頭部（毛髪）のカルシウム値と平均値の比較図（図6）]
図６には、被検者20名の後頭部から採取した毛髪のカルシウム値を示しており、図中には後頭部ＣａＡｖと表記している。図３〜５と同様に、後頭部ＣａＡｖと、前述の４部位ＣａＡｖとを比較している。
20名の後頭部（毛髪）のカルシウム値（後頭部ＣａＡｖ）と平均値（４部位ＣａＡｖ）の比較で、部位の中では最も平均値に一致しない。

[実施例７：蛍光Ｘ線分析のCu-KαとMo-Kα線により測定した75名の平均した毛髪（前頭部）中のカルシウムの検査結果図（図７）]
前処理した毛髪（前頭部）一本を用いて、Mo-Kα線によりカルシウムを測定したものである。
カルシウム値の正常値の上限値を０．０２５とすると、７５名中４９名の被検者が正常値の範囲に含まれ、約６５％の被検者が正常値の範囲にあることが分かる。

[実施例８：蛍光Ｘ線分析のCu-KαとMo-Kα線により測定した75名の平均した毛髪（前頭部）中の鉄の検査結果図（図８）]
前処理した毛髪（前頭部）一本を用いて、Mo-Kα線により鉄を測定し、年齢別・男女別で図にしたものである。

[実施例９：蛍光Ｘ線分析のCu-KαとMo-Kα線により測定した75名の平均した毛髪（前頭部）中の亜鉛の検査図（図９）]
前処理した毛髪（前頭部）一本を用いて、Mo-Kα線により亜鉛を測定し、年齢別・男女別図にしたものである。

本発明による蛍光Ｘ線分析装置による毛髪など体組織中の元素検査方法は、カルシウム、鉄、銅、亜鉛などのミネラルの充足、不足を明らかにすると共に、食品や栄養機能食品の摂取による、ミネラルの吸収状態を簡便にモニターすることが出来る。

ヒトは年齢・性別のみならず、各個人により、食品などの微量栄養素やミネラルの吸収効率が異なる。ミネラルの豊富な（保健機能）食品を摂取しても、実際に有効かどうかの判断をすることが難しかったが、本発明により、それらを簡便に知ることが出来るため、各個人に合った食品の選択を容易にすることで、多くの人々の健康を維持し、医療費削減による社会貢献が期待出来る。

Claims (5)

1. 蛍光Ｘ線分析により、被検者の前頭部、側頭部又は頂頭部の毛髪に含まれるミネラル金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内のミネラル金属量が異常であると判断することを特徴とする生体内金属元素検査方法。
2. 前記ミネラル金属がカルシウムであり、前記含有比率が硫黄元素含有量に対するカルシウム含有量の比率であり、前記含有比率が０．０２５であるときを前記正常値の上限値とし、前記上限値を超える場合にカルシウム量が不足していると判断する請求項１に記載の生体内金属元素検査方法。
3. 蛍光Ｘ線分析により、被検者の毛髪に含まれる重金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内の重金属量が異常であると判断することすることを特徴とする生体内金属元素検査方法。
4. 蛍光Ｘ線分析により、被検者の皮膚、爪、歯又は骨からなる生体内固形物に含まれるミネラル金属又は重金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内のミネラル金属量又は重金属量が異常であると判断することすることを特徴とする生体内金属元素検査方法。
5. 蛍光Ｘ線分析により、被検者の血液、尿、涙、汗又は唾液からなる生体液に含まれるミネラル金属又は重金属の含有比率及び／又は含有量を測定し、前記含有比率及び／又は前記含有量が正常値を超える場合に生体内のミネラル金属量又は重金属量が異常であると判断することすることを特徴とする生体内金属元素検査方法。

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