JPH0222331B2 - - Google Patents
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- JPH0222331B2 JPH0222331B2 JP57000795A JP79582A JPH0222331B2 JP H0222331 B2 JPH0222331 B2 JP H0222331B2 JP 57000795 A JP57000795 A JP 57000795A JP 79582 A JP79582 A JP 79582A JP H0222331 B2 JPH0222331 B2 JP H0222331B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
-
- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
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Description
本発明は検体中の異常細胞例えば癌細胞の検出
方法及び装置に係る。 近年、医学分野に於いて癌研究が勢力的に行な
われており、特に臨床面では癌病巣の早期診断法
の開発が急務となつている。 現在の癌病巣診断法は、特殊造影剤を用いたＸ
線診断及び内視鏡を用いた組織形態診断が主であ
る。これらの診断法は、その判定基準が必らずし
も客観的でなく、正確な診断を行なうためには豊
富な経験が必要とされている。また、これらの診
診はいずれも肉眼的レベルで行なわれるものであ
り、初期の小さな病巣発見は困難である。 本発明者等は、上記の如き難点を有する現在の
癌診断法に替わる客観的且つ更に細かいレベルで
の癌診断法を開発すべく鋭意研究を進めた結果、
分光学的手法によつて癌、非癌状態を弁別するこ
とが有効であることを見い出し本発明に至つた。 既に分光学的手法の一つである螢光測定による
癌診断法として、ヘマトポルフイリン誘導体
（HpD）を用いる方法が研究されている。これ
は、HpDの腫瘍組織残存性が高いという性質に
着目し、生体にHpDを注入後、被検部位に紫外
光を照射し、HpDという化学物質特有の赤色螢
光が起こるか否かで被検部位のHpDの有無を検
出し、癌病巣であるか否かを判定しようとするも
のである。この方法では、用いる螢光物質HpD
の精製過程に問題があり、且つ受診後の処置も面
倒である上に、腫瘍組織にのみ特異的な親和性を
有する物質は得られておらず、充分信頼できる癌
診断法とは言えない状況である。 本発明の目的は、特殊造影剤、HpDのような
化学物質を用いることなく、客観的且つ正確な癌
診断法及び装置を提供することである。 本発明にいう検体としては、生体の臓器、組
織、細胞浮遊液、細織切片又は分離された生体構
成物質等を対象とする。本発明者等は、これらの
検体にレーザー光を照射すると、HpD等の人工
的な発光物質の添加がなくても、また癌検体のみ
ならず非癌検体に於いても自然発光現象が起こる
ことを見い出し、更にこれらの螢光をスペクトル
に分けて解析することで、癌検体と非癌検体とを
判定することが可能であることを見い出し本発明
に至つた。 本発明方法は、種々の検体にレーザー光を照射
し、該検体より発する自然発光を分光学的手法に
よつて分析し、その物理的特性の変化を解析する
ことから成る。 本発明で検体細胞を励起する目的で用いられる
レーザーとしては、検体及び／又は分光手段等に
応じて種々のレーザー（単一波長又は波長可変レ
ーザーパルス又は連続発振レーザー等）が使用可
能である。 本発明方法で利用するスペクトルとしては、例
えば波長スペクトル、時間分解スペクトル、蛍光
スペクトル、ラマンスペクトル及び偏光スペクト
ル等があるが、これらを単独又は組み合わせて使
用することも可能である。 又、螢光の波長及びスペクトル形状は癌細胞、
非癌細胞及び癌種により、又は検体の種類、状態
等により変わり得るが、特定の波長で解析するこ
ともできる。 更に、螢光は検体の種類等で決まる固有の寿命
をもつているのでレーザー照射後の螢光強度の時
間的変動パターン（螢光減衰曲線）あるいは波長
スペクトルの時間的変化（時間分解スペクトル）
を解析することも可能である。この場合はレーザ
ー光はパルス発振が好ましい。 検体より発する自然発光の物理的特性、例えば
波長スペクトル、時間分解スペクトル、偏光状態
等は、一般に入射励起光の物理的特性例えば波
長、スペクトル巾、強度、偏光状態、照射時間等
に依存しており、この依在性を解析して異常細胞
例えば癌細胞を検出することも可能であり、更
に、これら測定された物理量例えば強度等の間の
関係例えば比、差等から定性的及び定量的に解析
することができる。 本発明方法によると、癌検体に特徴的なスペク
トルによつて、検体中の細胞が正常であるか異常
であるかを検出することができ、かつ強度分析か
らその量がわかり迅速且つ正確な癌診断法として
期待される。 本発明方法はその手法に本質的に由来する特徴
として、従来の癌診断法に比較して以下の優位点
を有する。 (1) 測定に物理的手段を用いるため、判定基準に
客観性がある。このため判定に熟練を要しな
い。更に癌の進行状況によりスペクトル形状、
強度等が変わるから、癌の進行度の定量化がで
きる。 (2) プローブとしての入射光は、波長程度にまで
絞ることが可能であり、細胞レベル又はそれ以
下のレベルでの弁別ができる。 (3) プローブとしての入射光を広い範囲に照射
し、この広い領域からの自然発光を分光し、こ
の範囲に癌病巣があるか否かをスクリーニング
することが可能で、更に癌病巣部位の特定がで
きる。 (4) プローブとしての入射光を広い範囲に照射
し、この広い領域から自然発光像を結像系によ
つて空間分布を保持したまま分析系に導入する
ことにより、癌、非癌状態分布地図を得ること
ができる。 本発明は、上に述べた方法を実施するための診
断用装置をも提供する。 本発明の診断用装置は、検体照射用レーザー
と、照射レーザー光散乱成分を除去するためのフ
イルターと、検体より発する自然発光用分光器と
から成る。レーザーとしては上記したように任意
の適切なレーザーを使用できる。分光器としては
前記した如きスペクトルが得られるものならば任
意のものが選択、使用できる。 以下、添付図面を参照して本発明を詳しく説明
する。 第１図は本発明装置の１具体例の構成を示す。
窒素レーザー１で励起された波長可変（490〜
530nm）色素レーザー２からの励起光３を検体４
に照射する。該検体４より発する自然発光５をフ
イルター６を通して分光器７へ導入する。このフ
イルター６は580nm以上の光を透過するので自然
発光５の内励起光散乱成分を除去できる。該分光
器７は波長自動送り機構８を備えており、分光さ
れた光は光電子増倍管９で増幅されてボツクスカ
ー積分器１０へ導かれる。ボツクスカー積分器１
０には窒素レーザー１からの同期信号１１が送ら
れるようになつている。ボツクスカー積分器１０
には記録針１２が接続されており、波長580〜
730nmの範囲で螢光スペクトルを記録する。 以下実施例により本発明を更に詳しく説明す
る。 実施例 第１図に示す本発明装置を用いて螢光スペクト
ルを解析して癌、非癌状態の弁別を行なつた。 検体としては、系統飼育マウス（C3H）の腋下
に癌種MH134を移植培養した担癌マウスの癌露
出部及び尾皮膚表面、健康なC3Hマウス腋下筋層
表面を対象として測定した。 上記検体に対して、自然発光の螢光スペクトル
測定及びその励起波長依存性を調べた。結果を第
２図乃至第７図及び下記表に示した。
方法及び装置に係る。 近年、医学分野に於いて癌研究が勢力的に行な
われており、特に臨床面では癌病巣の早期診断法
の開発が急務となつている。 現在の癌病巣診断法は、特殊造影剤を用いたＸ
線診断及び内視鏡を用いた組織形態診断が主であ
る。これらの診断法は、その判定基準が必らずし
も客観的でなく、正確な診断を行なうためには豊
富な経験が必要とされている。また、これらの診
診はいずれも肉眼的レベルで行なわれるものであ
り、初期の小さな病巣発見は困難である。 本発明者等は、上記の如き難点を有する現在の
癌診断法に替わる客観的且つ更に細かいレベルで
の癌診断法を開発すべく鋭意研究を進めた結果、
分光学的手法によつて癌、非癌状態を弁別するこ
とが有効であることを見い出し本発明に至つた。 既に分光学的手法の一つである螢光測定による
癌診断法として、ヘマトポルフイリン誘導体
（HpD）を用いる方法が研究されている。これ
は、HpDの腫瘍組織残存性が高いという性質に
着目し、生体にHpDを注入後、被検部位に紫外
光を照射し、HpDという化学物質特有の赤色螢
光が起こるか否かで被検部位のHpDの有無を検
出し、癌病巣であるか否かを判定しようとするも
のである。この方法では、用いる螢光物質HpD
の精製過程に問題があり、且つ受診後の処置も面
倒である上に、腫瘍組織にのみ特異的な親和性を
有する物質は得られておらず、充分信頼できる癌
診断法とは言えない状況である。 本発明の目的は、特殊造影剤、HpDのような
化学物質を用いることなく、客観的且つ正確な癌
診断法及び装置を提供することである。 本発明にいう検体としては、生体の臓器、組
織、細胞浮遊液、細織切片又は分離された生体構
成物質等を対象とする。本発明者等は、これらの
検体にレーザー光を照射すると、HpD等の人工
的な発光物質の添加がなくても、また癌検体のみ
ならず非癌検体に於いても自然発光現象が起こる
ことを見い出し、更にこれらの螢光をスペクトル
に分けて解析することで、癌検体と非癌検体とを
判定することが可能であることを見い出し本発明
に至つた。 本発明方法は、種々の検体にレーザー光を照射
し、該検体より発する自然発光を分光学的手法に
よつて分析し、その物理的特性の変化を解析する
ことから成る。 本発明で検体細胞を励起する目的で用いられる
レーザーとしては、検体及び／又は分光手段等に
応じて種々のレーザー（単一波長又は波長可変レ
ーザーパルス又は連続発振レーザー等）が使用可
能である。 本発明方法で利用するスペクトルとしては、例
えば波長スペクトル、時間分解スペクトル、蛍光
スペクトル、ラマンスペクトル及び偏光スペクト
ル等があるが、これらを単独又は組み合わせて使
用することも可能である。 又、螢光の波長及びスペクトル形状は癌細胞、
非癌細胞及び癌種により、又は検体の種類、状態
等により変わり得るが、特定の波長で解析するこ
ともできる。 更に、螢光は検体の種類等で決まる固有の寿命
をもつているのでレーザー照射後の螢光強度の時
間的変動パターン（螢光減衰曲線）あるいは波長
スペクトルの時間的変化（時間分解スペクトル）
を解析することも可能である。この場合はレーザ
ー光はパルス発振が好ましい。 検体より発する自然発光の物理的特性、例えば
波長スペクトル、時間分解スペクトル、偏光状態
等は、一般に入射励起光の物理的特性例えば波
長、スペクトル巾、強度、偏光状態、照射時間等
に依存しており、この依在性を解析して異常細胞
例えば癌細胞を検出することも可能であり、更
に、これら測定された物理量例えば強度等の間の
関係例えば比、差等から定性的及び定量的に解析
することができる。 本発明方法によると、癌検体に特徴的なスペク
トルによつて、検体中の細胞が正常であるか異常
であるかを検出することができ、かつ強度分析か
らその量がわかり迅速且つ正確な癌診断法として
期待される。 本発明方法はその手法に本質的に由来する特徴
として、従来の癌診断法に比較して以下の優位点
を有する。 (1) 測定に物理的手段を用いるため、判定基準に
客観性がある。このため判定に熟練を要しな
い。更に癌の進行状況によりスペクトル形状、
強度等が変わるから、癌の進行度の定量化がで
きる。 (2) プローブとしての入射光は、波長程度にまで
絞ることが可能であり、細胞レベル又はそれ以
下のレベルでの弁別ができる。 (3) プローブとしての入射光を広い範囲に照射
し、この広い領域からの自然発光を分光し、こ
の範囲に癌病巣があるか否かをスクリーニング
することが可能で、更に癌病巣部位の特定がで
きる。 (4) プローブとしての入射光を広い範囲に照射
し、この広い領域から自然発光像を結像系によ
つて空間分布を保持したまま分析系に導入する
ことにより、癌、非癌状態分布地図を得ること
ができる。 本発明は、上に述べた方法を実施するための診
断用装置をも提供する。 本発明の診断用装置は、検体照射用レーザー
と、照射レーザー光散乱成分を除去するためのフ
イルターと、検体より発する自然発光用分光器と
から成る。レーザーとしては上記したように任意
の適切なレーザーを使用できる。分光器としては
前記した如きスペクトルが得られるものならば任
意のものが選択、使用できる。 以下、添付図面を参照して本発明を詳しく説明
する。 第１図は本発明装置の１具体例の構成を示す。
窒素レーザー１で励起された波長可変（490〜
530nm）色素レーザー２からの励起光３を検体４
に照射する。該検体４より発する自然発光５をフ
イルター６を通して分光器７へ導入する。このフ
イルター６は580nm以上の光を透過するので自然
発光５の内励起光散乱成分を除去できる。該分光
器７は波長自動送り機構８を備えており、分光さ
れた光は光電子増倍管９で増幅されてボツクスカ
ー積分器１０へ導かれる。ボツクスカー積分器１
０には窒素レーザー１からの同期信号１１が送ら
れるようになつている。ボツクスカー積分器１０
には記録針１２が接続されており、波長580〜
730nmの範囲で螢光スペクトルを記録する。 以下実施例により本発明を更に詳しく説明す
る。 実施例 第１図に示す本発明装置を用いて螢光スペクト
ルを解析して癌、非癌状態の弁別を行なつた。 検体としては、系統飼育マウス（C3H）の腋下
に癌種MH134を移植培養した担癌マウスの癌露
出部及び尾皮膚表面、健康なC3Hマウス腋下筋層
表面を対象として測定した。 上記検体に対して、自然発光の螢光スペクトル
測定及びその励起波長依存性を調べた。結果を第
２図乃至第７図及び下記表に示した。
【表】
【表】
癌部位は、移植培養癌であるから、その照射領
域全域が癌状態であると考えてよい。又、これに
対する対照群としての非癌状態の検体として、担
癌マウスの尾皮膚表面（癌種MH134は非転移性
である）及び健康マウスの腋下筋層表面の２つの
正常組織を対象とした。 上記分類に従つて、第２図乃至第７図及び表の
結果を検討すると、癌状態（第２図乃至第４図）
では、励起波長によらず、波長約635nmにピーク
を示したが、非癌状態（第５図乃至第７図）では
このようなピークは見られず、逆に波長約678nm
にFWHM約30nmのやや巾が広く且つ３例に共通
の特徴的な螢光スペクトルが得られた。 以上の結果から、特定波長領域で螢光強度を測
定すると、癌部位ではそのピーク位置が635mm正
常部位ではそのピーク位置が678nmである特徴的
な螢光スペクトルの存在が確認された。この程度
の違いは肉眼ではいずれも赤色発光と感覚され区
別できないが、場合によつては干渉フイルター等
の簡便な分光装置を用いても判別可能と思われ
る。
域全域が癌状態であると考えてよい。又、これに
対する対照群としての非癌状態の検体として、担
癌マウスの尾皮膚表面（癌種MH134は非転移性
である）及び健康マウスの腋下筋層表面の２つの
正常組織を対象とした。 上記分類に従つて、第２図乃至第７図及び表の
結果を検討すると、癌状態（第２図乃至第４図）
では、励起波長によらず、波長約635nmにピーク
を示したが、非癌状態（第５図乃至第７図）では
このようなピークは見られず、逆に波長約678nm
にFWHM約30nmのやや巾が広く且つ３例に共通
の特徴的な螢光スペクトルが得られた。 以上の結果から、特定波長領域で螢光強度を測
定すると、癌部位ではそのピーク位置が635mm正
常部位ではそのピーク位置が678nmである特徴的
な螢光スペクトルの存在が確認された。この程度
の違いは肉眼ではいずれも赤色発光と感覚され区
別できないが、場合によつては干渉フイルター等
の簡便な分光装置を用いても判別可能と思われ
る。
第１図は本発明装置の１具体例の概略図、第２
図乃至第７図は自然発光の螢光スペクトルであ
る。 １……窒素レーザー、２……色素レーザー、３
……励起光、４……検体、５……自然発光、６…
…フイルター、７……分光器、１０……ボツクス
カー積分器、１２……記録針。
図乃至第７図は自然発光の螢光スペクトルであ
る。 １……窒素レーザー、２……色素レーザー、３
……励起光、４……検体、５……自然発光、６…
…フイルター、７……分光器、１０……ボツクス
カー積分器、１２……記録針。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 検体にレーザ光を照射し、検体より発する正
常細胞及び異常細胞の自然発光をスペクトルに分
けて解析することから成る検体中の異常細胞の検
出方法。 ２ 波長スペクトル、時間分解スペクトル、螢光
スペクトル、ラマンスペクトル、偏光スペクトル
から選択される少なくとも１種のスペクトルによ
り解析することを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 ３ スペクトルの特定波長で解析することを特徴
とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
方法。 ４ レーザー光による励起終了後特定遅延時刻後
のスペクトルにより解析することを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
の方法。 ５ 照射レーザー光の特性及び／又は照射条件に
対する自然発光の依存性を解析することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
に記載の方法。 ６ 測定された物理量間の間係を解析することを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のい
ずれかに記載の方法。 ７ 検体照射用レーザーと、照射レーザー光散乱
成分を除去するためのフイルターと、検体より発
する自然発光用分光器とからなる検体中の異常細
胞検出装置。 ８ 検体照射用レーザーが窒素レーザー及び色素
レーザーであることを特徴とする特許請求の範囲
第７項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57000795A JPS58118948A (ja) | 1982-01-06 | 1982-01-06 | 分光分析による異常細胞の検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57000795A JPS58118948A (ja) | 1982-01-06 | 1982-01-06 | 分光分析による異常細胞の検出方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58118948A JPS58118948A (ja) | 1983-07-15 |
| JPH0222331B2 true JPH0222331B2 (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=11483610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57000795A Granted JPS58118948A (ja) | 1982-01-06 | 1982-01-06 | 分光分析による異常細胞の検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58118948A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63191043A (ja) * | 1987-02-03 | 1988-08-08 | Omron Tateisi Electronics Co | 細胞分析装置 |
| JP4994560B2 (ja) * | 2000-08-25 | 2012-08-08 | アムニス コーポレイション | 細胞などの小さな移動物体の速度測定 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5087395A (ja) * | 1973-11-28 | 1975-07-14 | ||
| JPS5470094A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-05 | Shimadzu Corp | Fluorescent polarization dissolution apparatus |
-
1982
- 1982-01-06 JP JP57000795A patent/JPS58118948A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5087395A (ja) * | 1973-11-28 | 1975-07-14 | ||
| JPS5470094A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-05 | Shimadzu Corp | Fluorescent polarization dissolution apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58118948A (ja) | 1983-07-15 |
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