JPH09276275A - 光ファイバ形生体肝機能センサーと検査装置 - Google Patents
光ファイバ形生体肝機能センサーと検査装置Info
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- JPH09276275A JPH09276275A JP8119573A JP11957396A JPH09276275A JP H09276275 A JPH09276275 A JP H09276275A JP 8119573 A JP8119573 A JP 8119573A JP 11957396 A JP11957396 A JP 11957396A JP H09276275 A JPH09276275 A JP H09276275A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体に直接適用することができ、しかも精度
の高いチトクロムP450酵素もしくは過酸化脂質の新
規な検出方法およびそのための装置を提供する。 【解決手段】 生体肝臓内での薬物代謝酵素チトクロム
P450の活性及び過酸化脂質の生成量を検出する生体
肝機能検査装置において、該酵素及び過酸化脂質が特定
の波長の光に対して感応特性を持つことを利用して、先
端を斜めに切断して形成した細管3内に取り付けた光フ
ァイバ4を通して照射光を導入させ、該酵素もしくは該
酵素を含む液体もしくは他の薬剤と該酵素との反応によ
って発生した物質もしくは過酸化脂質からの反射光もし
くは散乱光もしくは透過光もしくはこれらの物質が照射
光により誘起された蛍光を、同一光ファイバ4または他
の光ファイバで生体外に取り出し、この取得した光信号
から該酵素の活性もしくは過酸化脂質の生成量を測定で
きるようにしたことを特徴とする光ファイバ形生体肝機
能センサーである。
の高いチトクロムP450酵素もしくは過酸化脂質の新
規な検出方法およびそのための装置を提供する。 【解決手段】 生体肝臓内での薬物代謝酵素チトクロム
P450の活性及び過酸化脂質の生成量を検出する生体
肝機能検査装置において、該酵素及び過酸化脂質が特定
の波長の光に対して感応特性を持つことを利用して、先
端を斜めに切断して形成した細管3内に取り付けた光フ
ァイバ4を通して照射光を導入させ、該酵素もしくは該
酵素を含む液体もしくは他の薬剤と該酵素との反応によ
って発生した物質もしくは過酸化脂質からの反射光もし
くは散乱光もしくは透過光もしくはこれらの物質が照射
光により誘起された蛍光を、同一光ファイバ4または他
の光ファイバで生体外に取り出し、この取得した光信号
から該酵素の活性もしくは過酸化脂質の生成量を測定で
きるようにしたことを特徴とする光ファイバ形生体肝機
能センサーである。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、生体肝臓内の臓
器片を取り出すこと無く生体機能の検査ができる検査装
置と、そのための光ファイバ形生体肝機能センサーに関
するものである。
器片を取り出すこと無く生体機能の検査ができる検査装
置と、そのための光ファイバ形生体肝機能センサーに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、肝臓機能を確実に検査するために
は、血液検査の他に肝臓内の臓器片を取り出して行って
いた。このため、検査のために大掛かりな手術などが必
要とされている。最近、生体肝臓内に存在する酵素チト
クロムP450が発癌に重要な役割を演じていると目さ
れ、また、過酸化脂質は肝機能障害,発癌,老化などに
伴ってその存在が増加することが知られている。これを
定量的に測定することは肝臓機能の健康診断に新しい側
面を開くものと大いに期待されている。
は、血液検査の他に肝臓内の臓器片を取り出して行って
いた。このため、検査のために大掛かりな手術などが必
要とされている。最近、生体肝臓内に存在する酵素チト
クロムP450が発癌に重要な役割を演じていると目さ
れ、また、過酸化脂質は肝機能障害,発癌,老化などに
伴ってその存在が増加することが知られている。これを
定量的に測定することは肝臓機能の健康診断に新しい側
面を開くものと大いに期待されている。
【0003】ところで、このような検査を行うには、生
体内から肝臓片を採取し、これを化学処理し、化学分析
により測定を行うかもしくは光反応による検査を行うほ
かに方法がなかった。また、このような検査方法では、
取り出した肝臓片は生体活動を停止した状態にあり、生
体活動下での反応による検査は困難であり、研究や診断
に限界が生じていた。
体内から肝臓片を採取し、これを化学処理し、化学分析
により測定を行うかもしくは光反応による検査を行うほ
かに方法がなかった。また、このような検査方法では、
取り出した肝臓片は生体活動を停止した状態にあり、生
体活動下での反応による検査は困難であり、研究や診断
に限界が生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、本件発明者らの鋭意の研究結果、酵素チトロムP4
50もしくは過酸化脂質が特定の波長の光に対して感応
性があることの知見が得られ、光ファイバにより光源と
なる特定の波長の光を生体内に導入させて被検体を照射
し、その応答信号の含んだ光を再び光ファイバにより生
体外へ取り出すことにより、生体活動にあまり影響を与
えずに生体内での酵素チトクロムP450の存在もしく
は過酸化脂質の生成、消滅などの挙動を実時間で確実に
観察することができる手段が得られることを突き止め
た。
は、本件発明者らの鋭意の研究結果、酵素チトロムP4
50もしくは過酸化脂質が特定の波長の光に対して感応
性があることの知見が得られ、光ファイバにより光源と
なる特定の波長の光を生体内に導入させて被検体を照射
し、その応答信号の含んだ光を再び光ファイバにより生
体外へ取り出すことにより、生体活動にあまり影響を与
えずに生体内での酵素チトクロムP450の存在もしく
は過酸化脂質の生成、消滅などの挙動を実時間で確実に
観察することができる手段が得られることを突き止め
た。
【0005】生体肝臓内で酵素チトクロムP450の存
在量が変化すると、生体のホルモンレベルの変化,癌発
生率の増加,過酸化脂質の増加につながると考えられ
る。そのため、このような変化の早期検知は健康検診の
上で非常に重要になる。これまで診断および治療経過追
跡および治療研究に利用できる精度の高い測定装置の出
現が望まれていた。しかるに、現状では診断に利用でき
る装置は開発されていない。この発明はこのような点に
鑑みてなされたもので、生体に直接適用することがで
き、しかも精度の高いチトクロムP450酵素もしくは
過酸化脂質の新規な検出方法およびそのための装置を提
供することを目的とする。
在量が変化すると、生体のホルモンレベルの変化,癌発
生率の増加,過酸化脂質の増加につながると考えられ
る。そのため、このような変化の早期検知は健康検診の
上で非常に重要になる。これまで診断および治療経過追
跡および治療研究に利用できる精度の高い測定装置の出
現が望まれていた。しかるに、現状では診断に利用でき
る装置は開発されていない。この発明はこのような点に
鑑みてなされたもので、生体に直接適用することがで
き、しかも精度の高いチトクロムP450酵素もしくは
過酸化脂質の新規な検出方法およびそのための装置を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、生体肝臓内
での酵素チトクロムP450の活性及び過酸化脂質生成
量を測定する生体肝機能検査装置において、該酵素及び
過酸化脂質がそれぞれ特定の波長の光に対して感応特性
を持つことを利用して、先端を斜めに切断した細管内に
取り付けた光ファイバを通して照射光を導入させ、該酵
素もしくは該酵素を含む液体もしくは他の薬剤と該酵素
もしくは過酸化脂質との反応によって発生した物質から
の反射光もしくは散乱光もしくは透過光もしくはこれら
の物質が照射光により誘起された蛍光を、同一光ファイ
バまたは他の光ファイバで生体外に取り出し、この取得
した光信号から該酵素もしくは過酸化脂質の発生量を同
定できるようにしたことを特徴とする光ファイバ形生体
肝機能センサーである。また、生体肝臓に差し込む細管
内の光ファイバは、先端が45度の角度で切断され、か
つ、先端面は光を反射するように鏡面が形成され、光源
装置からの照射光は光ファイバの軸に対して垂直に曲が
り、光ファイバの壁面から射出されて細管の向こうの壁
面に当って反射して該光ファイバに導入するようにし、
細管内部に設けられた可動片を後退させることにより細
管内に所定の間隔の空所が形成され、この空隙に一定量
の生体液を取り込むこんで、そこを往復通過する照射光
が正確に該酵素もしくは過酸化脂質の光感応性を定量す
ることができるようにした光ファイバ形生体肝機能セン
サーである。
での酵素チトクロムP450の活性及び過酸化脂質生成
量を測定する生体肝機能検査装置において、該酵素及び
過酸化脂質がそれぞれ特定の波長の光に対して感応特性
を持つことを利用して、先端を斜めに切断した細管内に
取り付けた光ファイバを通して照射光を導入させ、該酵
素もしくは該酵素を含む液体もしくは他の薬剤と該酵素
もしくは過酸化脂質との反応によって発生した物質から
の反射光もしくは散乱光もしくは透過光もしくはこれら
の物質が照射光により誘起された蛍光を、同一光ファイ
バまたは他の光ファイバで生体外に取り出し、この取得
した光信号から該酵素もしくは過酸化脂質の発生量を同
定できるようにしたことを特徴とする光ファイバ形生体
肝機能センサーである。また、生体肝臓に差し込む細管
内の光ファイバは、先端が45度の角度で切断され、か
つ、先端面は光を反射するように鏡面が形成され、光源
装置からの照射光は光ファイバの軸に対して垂直に曲が
り、光ファイバの壁面から射出されて細管の向こうの壁
面に当って反射して該光ファイバに導入するようにし、
細管内部に設けられた可動片を後退させることにより細
管内に所定の間隔の空所が形成され、この空隙に一定量
の生体液を取り込むこんで、そこを往復通過する照射光
が正確に該酵素もしくは過酸化脂質の光感応性を定量す
ることができるようにした光ファイバ形生体肝機能セン
サーである。
【0007】さらにこの発明は、生体肝臓に差し込む細
管内の光ファイバは、先端が45度以下の鋭角で切断さ
れており、かつ、先端面で反射するように鏡面となって
おり、光源装置からの照射光は横方向に曲って細管の壁
面に反射して斜めに照射され、該光ファイバは細管の壁
面からの反射光を取り込まずに新たに発生した蛍光のみ
を効率よく補足することができるようにした光ファイバ
形生体肝機能センサーであり、また、生体肝臓に差し込
む細管に光ファイバと共に薬液導入用の細管が内蔵され
ており、その細管により薬剤を注入させて該酵素物質と
反応させることにより、光感知感度を向上させた光ファ
イバ形生体肝機能センサーである。
管内の光ファイバは、先端が45度以下の鋭角で切断さ
れており、かつ、先端面で反射するように鏡面となって
おり、光源装置からの照射光は横方向に曲って細管の壁
面に反射して斜めに照射され、該光ファイバは細管の壁
面からの反射光を取り込まずに新たに発生した蛍光のみ
を効率よく補足することができるようにした光ファイバ
形生体肝機能センサーであり、また、生体肝臓に差し込
む細管に光ファイバと共に薬液導入用の細管が内蔵され
ており、その細管により薬剤を注入させて該酵素物質と
反応させることにより、光感知感度を向上させた光ファ
イバ形生体肝機能センサーである。
【0008】さらに、この発明は、光ファイバ形生体肝
機能センサーと、吸収測定用光源と蛍光測定用光源から
なる光源装置と、上記センサーから導入された光の強度
を分析する波長分析器と、酵素チトクロムP450及び
過酸化脂質の存在濃度を演算して求めるコンピュータお
よび薬液注入ポンプを有する薬液注入装置とから構成さ
れる生体肝機能検査装置である。
機能センサーと、吸収測定用光源と蛍光測定用光源から
なる光源装置と、上記センサーから導入された光の強度
を分析する波長分析器と、酵素チトクロムP450及び
過酸化脂質の存在濃度を演算して求めるコンピュータお
よび薬液注入ポンプを有する薬液注入装置とから構成さ
れる生体肝機能検査装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明は、生体内の特定の臓
器、例えば肝臓で発生する酵素チトクロムP450や過
酸化脂質を、その肝臓片を取り出すことなしに、光ファ
イバからなるセンサーを用いて肝臓内部に照射光を導
き、該酵素及び過酸化脂質を光反応を利用して検知する
光ファイバ形生体肝機能センサーおよびその信号を分析
する検査装置に関する。そのため、臓器に直接差し込め
るようにステンレスもしくはプラスチックス製細管(カ
テーテル)の先端部を斜めに切断して形成し、この細管
内部に光ファイバを収納して構成される。細管の先端は
直接生体に容易に挿入できるように注射針状に先端を鋭
角に切断して形成され、その太さは0.2mm〜5mm
φである。
器、例えば肝臓で発生する酵素チトクロムP450や過
酸化脂質を、その肝臓片を取り出すことなしに、光ファ
イバからなるセンサーを用いて肝臓内部に照射光を導
き、該酵素及び過酸化脂質を光反応を利用して検知する
光ファイバ形生体肝機能センサーおよびその信号を分析
する検査装置に関する。そのため、臓器に直接差し込め
るようにステンレスもしくはプラスチックス製細管(カ
テーテル)の先端部を斜めに切断して形成し、この細管
内部に光ファイバを収納して構成される。細管の先端は
直接生体に容易に挿入できるように注射針状に先端を鋭
角に切断して形成され、その太さは0.2mm〜5mm
φである。
【0010】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を
詳細に説明する。図1は、光ファイバ形生体肝機能セン
サーの一実施例の構成を示す斜視図、図2は把持部の一
部分を示す斜視図である。即ち、光ファイバ形生体肝機
能センサー1は主に把持部2とこの把持部2に取り付け
られた細管(カテーテル)3とから構成される。この細
管3内には太さ0.05〜0.2mmφ程度の光ファイ
バ4が挿入されており、細管3の内径と同一かもしくは
それより小さいものである。光ファイバ4が細管3の内
径よりも細い場合には、細管3の内壁の一方に光ファイ
バ4を接着、固定される。この光ファイバ4は把持部2
を通して接続光ファイバ5と接続され、図示しない外部
の光源装置および波長分析器と接続される。把持部2に
は接続光ファイバ5と治具を取り付けるための治具取付
部6が形成されている。
詳細に説明する。図1は、光ファイバ形生体肝機能セン
サーの一実施例の構成を示す斜視図、図2は把持部の一
部分を示す斜視図である。即ち、光ファイバ形生体肝機
能センサー1は主に把持部2とこの把持部2に取り付け
られた細管(カテーテル)3とから構成される。この細
管3内には太さ0.05〜0.2mmφ程度の光ファイ
バ4が挿入されており、細管3の内径と同一かもしくは
それより小さいものである。光ファイバ4が細管3の内
径よりも細い場合には、細管3の内壁の一方に光ファイ
バ4を接着、固定される。この光ファイバ4は把持部2
を通して接続光ファイバ5と接続され、図示しない外部
の光源装置および波長分析器と接続される。把持部2に
は接続光ファイバ5と治具を取り付けるための治具取付
部6が形成されている。
【0011】上記細管3の先端部は、図3の先端部分の
拡大図に示されるように、生体内に差し込むために注射
針形状の斜めに切断して形成されている。この例の場
合、細管3の内径全体を光ファイバ4が埋め込まれて構
成されており、それだけ細く形成することが可能であ
る。従って、図4の断面図に示されるように、光ファイ
バ4からの照射光9は斜めの先端部で屈折されて生体液
が満たされている空間を通って接近している物体7に当
たり散乱もしくは反射される。このとき、物体7と細管
3との間が被検査領域8であり、照射光9によりこの被
検査領域8に酵素チトクロムP450あるいは過酸化脂
質が存在すると散乱光もしくは反射光10が生じ、これ
が再び細管3内の光ファイバ4に入射し、把持部2を経
て接続光ファイバ5により図示しない検出装置内に導か
れる。
拡大図に示されるように、生体内に差し込むために注射
針形状の斜めに切断して形成されている。この例の場
合、細管3の内径全体を光ファイバ4が埋め込まれて構
成されており、それだけ細く形成することが可能であ
る。従って、図4の断面図に示されるように、光ファイ
バ4からの照射光9は斜めの先端部で屈折されて生体液
が満たされている空間を通って接近している物体7に当
たり散乱もしくは反射される。このとき、物体7と細管
3との間が被検査領域8であり、照射光9によりこの被
検査領域8に酵素チトクロムP450あるいは過酸化脂
質が存在すると散乱光もしくは反射光10が生じ、これ
が再び細管3内の光ファイバ4に入射し、把持部2を経
て接続光ファイバ5により図示しない検出装置内に導か
れる。
【0012】このとき、被検査領域8内の生体液に酵素
チトクロムP450もしくは過酸化脂質が存在すると、
光ファイバ4からの照射光9のうち、特定波長の成分の
みが強く吸収を受けるので、照射光の内この波長成分は
他の波長成分よりも大きな減衰を示す。この情報から酵
素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の存否を判断
することが可能である。
チトクロムP450もしくは過酸化脂質が存在すると、
光ファイバ4からの照射光9のうち、特定波長の成分の
みが強く吸収を受けるので、照射光の内この波長成分は
他の波長成分よりも大きな減衰を示す。この情報から酵
素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の存否を判断
することが可能である。
【0013】この例の場合、散乱物体7までの距離が不
確定であるので定量的測定には不向きである。また、被
検査領域8に存在する酵素チトクロムP450もしくは
過酸化脂質が微量のとき、特定反応試薬を注入すること
により、特定波長の蛍光が発生するので、これを光ファ
イバ4により補足して計測することにより、鋭敏な測定
が可能となる。
確定であるので定量的測定には不向きである。また、被
検査領域8に存在する酵素チトクロムP450もしくは
過酸化脂質が微量のとき、特定反応試薬を注入すること
により、特定波長の蛍光が発生するので、これを光ファ
イバ4により補足して計測することにより、鋭敏な測定
が可能となる。
【0014】図5は第2の実施例を示すセンサー先端部
を示す斜視図、図6は断面図である。即ち、光ファイバ
形生体肝機能センサー1の先端部は先の例と同様に斜め
に切断して形成されている。このセンサー1の細管3a
内には、光ファイバ4が挿入され、その先端に鏡面12
が設けられていると共に、斜面のほぼ半分が細管3aの
内径に接するように半円柱状に形成された可動片11が
挿入されて構成されている。従って、可動片11を生体
内に差し込んだ後に、図示しない把持部2の可動片操作
部を引くことにより可動片11を矢印A方向に後退させ
て空所を形成する。これにより被検査領域8が細管3a
内に形成される。照射光9は鏡面12で反射され、水平
方向に射出されて細管3aの壁面で反射する。従って、
被検査領域8内の生体液を照射し、この被検査領域8内
の生体液に酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質
が存在すると、光ファイバ4からの照射光9のうち、特
定波長の成分のみが強く吸収を受けるので、照射光の内
この波長成分は他の波長成分よりも大きな減衰を示す。
この情報から酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂
質の存否を判断することが可能であり、細管3aの内面
での反射効率は極めて良いため強い反射光が得られ、信
号のS/N比の向上に有効となる。
を示す斜視図、図6は断面図である。即ち、光ファイバ
形生体肝機能センサー1の先端部は先の例と同様に斜め
に切断して形成されている。このセンサー1の細管3a
内には、光ファイバ4が挿入され、その先端に鏡面12
が設けられていると共に、斜面のほぼ半分が細管3aの
内径に接するように半円柱状に形成された可動片11が
挿入されて構成されている。従って、可動片11を生体
内に差し込んだ後に、図示しない把持部2の可動片操作
部を引くことにより可動片11を矢印A方向に後退させ
て空所を形成する。これにより被検査領域8が細管3a
内に形成される。照射光9は鏡面12で反射され、水平
方向に射出されて細管3aの壁面で反射する。従って、
被検査領域8内の生体液を照射し、この被検査領域8内
の生体液に酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質
が存在すると、光ファイバ4からの照射光9のうち、特
定波長の成分のみが強く吸収を受けるので、照射光の内
この波長成分は他の波長成分よりも大きな減衰を示す。
この情報から酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂
質の存否を判断することが可能であり、細管3aの内面
での反射効率は極めて良いため強い反射光が得られ、信
号のS/N比の向上に有効となる。
【0015】図7は、第3の実施例を示すセンサー先端
部を示す斜視図である。即ち、光ファイバ形生体肝機能
センサー1の先端部は斜めに鋭角に切断して形成されて
いる。このセンサー1の細管3b内には光ファイバ4と
薬剤を注入できる導管13が挿入されて構成される。光
源装置からの特定波長帯の照射光9は、図8の断面図に
示されるように屈折率の高い光ファイバガラスと液体と
の境界で全反射が起こる。この光ファイバ4の先端部で
反射し、さらに細管3b内に設けた反射面14で反射し
て被検査領域8を斜め方向から照射する。この被検査領
域8に酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質が存
在すると蛍光10´が生じ、この蛍光10´は再び光フ
ァイバ4にほぼ直線的に入射して光ファイバ4内に補足
され、把持部2を経て図示しない検出装置内に導いて測
定するのである。導管13は矢印Bに示すように被検査
領域8に薬液を注入するためのものである。
部を示す斜視図である。即ち、光ファイバ形生体肝機能
センサー1の先端部は斜めに鋭角に切断して形成されて
いる。このセンサー1の細管3b内には光ファイバ4と
薬剤を注入できる導管13が挿入されて構成される。光
源装置からの特定波長帯の照射光9は、図8の断面図に
示されるように屈折率の高い光ファイバガラスと液体と
の境界で全反射が起こる。この光ファイバ4の先端部で
反射し、さらに細管3b内に設けた反射面14で反射し
て被検査領域8を斜め方向から照射する。この被検査領
域8に酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質が存
在すると蛍光10´が生じ、この蛍光10´は再び光フ
ァイバ4にほぼ直線的に入射して光ファイバ4内に補足
され、把持部2を経て図示しない検出装置内に導いて測
定するのである。導管13は矢印Bに示すように被検査
領域8に薬液を注入するためのものである。
【0016】上述した各実施例においては、照射光を射
出する光ファイバを細管内に1本挿入して被検査領域か
らの導入光を同一光ファイバで行うものについて説明し
たが、これは細管内に2本挿入して照射光の光ファイバ
と導入光の光ファイバを別の光ファイバとしてもよいこ
とは当然である。
出する光ファイバを細管内に1本挿入して被検査領域か
らの導入光を同一光ファイバで行うものについて説明し
たが、これは細管内に2本挿入して照射光の光ファイバ
と導入光の光ファイバを別の光ファイバとしてもよいこ
とは当然である。
【0017】次に、検査装置の全体図である図9および
光源装置の構成を示す図10に基づいて装置の構成およ
び検査方法を説明する。即ち、生体35に挿入する光フ
ァイバ形生体肝機能センサー1の把持部2には、接続光
ファイバ5と薬液供給管32が接続される。上記薬液供
給管32は薬液注入ポンプ33を介して薬剤瓶34に接
続している。一方、接続光ファイバ5はカプラー29を
介して光源装置21と波長分析器30に接続される。そ
して、この波長分析器30はコンピュータ31と接続さ
れる。
光源装置の構成を示す図10に基づいて装置の構成およ
び検査方法を説明する。即ち、生体35に挿入する光フ
ァイバ形生体肝機能センサー1の把持部2には、接続光
ファイバ5と薬液供給管32が接続される。上記薬液供
給管32は薬液注入ポンプ33を介して薬剤瓶34に接
続している。一方、接続光ファイバ5はカプラー29を
介して光源装置21と波長分析器30に接続される。そ
して、この波長分析器30はコンピュータ31と接続さ
れる。
【0018】上記光源装置21は吸収測定用光源24と
蛍光光源25の二系統のコネクタA,Bを有している。
まず、吸収測定では、光ファイバ形生体肝機能センサー
1の接続光ファイバ5をカプラー29を介して端子Aに
接続する。この端子Aには、酵素チトクロムP450も
しくは過酸化脂質の吸収波長付近の波長帯の光源が接続
されている。この光源としては、ハロゲンタングステン
ランプ,キセノンランプ,水銀ランプおよびレーザーが
利用できる。図10は、2台のレーザーを用いる場合の
光源装置21を示しており、吸収中心波長に近いアルゴ
ンレーザー24および参照光として吸収されない波長の
光を発振するヘリウム・ネオンレーザー25を光カップ
ラ26で混合した後、端子Aに接続している。
蛍光光源25の二系統のコネクタA,Bを有している。
まず、吸収測定では、光ファイバ形生体肝機能センサー
1の接続光ファイバ5をカプラー29を介して端子Aに
接続する。この端子Aには、酵素チトクロムP450も
しくは過酸化脂質の吸収波長付近の波長帯の光源が接続
されている。この光源としては、ハロゲンタングステン
ランプ,キセノンランプ,水銀ランプおよびレーザーが
利用できる。図10は、2台のレーザーを用いる場合の
光源装置21を示しており、吸収中心波長に近いアルゴ
ンレーザー24および参照光として吸収されない波長の
光を発振するヘリウム・ネオンレーザー25を光カップ
ラ26で混合した後、端子Aに接続している。
【0019】蛍光測定する場合には、光ファイバ形生体
肝機能センサー1の接続光ファイバ5をカプラー29を
介して光源装置21の端子Bに接続する。この光源28
としては酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の
蛍光を利用するため、波長帯300〜500nmの光を
多く含む水銀ランプ,カーボンアークランプもしくはキ
セノンランプを用いる。
肝機能センサー1の接続光ファイバ5をカプラー29を
介して光源装置21の端子Bに接続する。この光源28
としては酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の
蛍光を利用するため、波長帯300〜500nmの光を
多く含む水銀ランプ,カーボンアークランプもしくはキ
セノンランプを用いる。
【0020】光源装置21から接続光ファイバ5により
取り出された光は、カプラ29により導管32と共に光
ファイバ形生体肝機能センサー1の把持部2に接続され
る。カプラ29は光源光を光ファイバ5に接続すると共
に、逆進する信号光を分離して波長分析器30に導く光
ファイバ5´を接続している。
取り出された光は、カプラ29により導管32と共に光
ファイバ形生体肝機能センサー1の把持部2に接続され
る。カプラ29は光源光を光ファイバ5に接続すると共
に、逆進する信号光を分離して波長分析器30に導く光
ファイバ5´を接続している。
【0021】吸収測定では、図4および図6に示される
ように光ファイバ形生体肝機能センサー1の先端部から
照射光9を放射すると共に、散乱光もしくは反射光10
を補足する。蛍光測定では、図8に示されるように光フ
ァイバ形生体肝機能センサー1の先端部から照射光9を
放射すると共に、蛍光10´を補足するのである。そし
て、両者とも信号光は光ファイバ4,接続光ファイバ
5,光ファイバ5´を介して波長分析器30へと導かれ
て光強度が測定される。
ように光ファイバ形生体肝機能センサー1の先端部から
照射光9を放射すると共に、散乱光もしくは反射光10
を補足する。蛍光測定では、図8に示されるように光フ
ァイバ形生体肝機能センサー1の先端部から照射光9を
放射すると共に、蛍光10´を補足するのである。そし
て、両者とも信号光は光ファイバ4,接続光ファイバ
5,光ファイバ5´を介して波長分析器30へと導かれ
て光強度が測定される。
【0022】波長分析器30は各波長における光強度を
測定する。その値からコンピュータ31を用いて酵素チ
トクロムP450もしくは過酸化脂質の吸収もしくは蛍
光の量を求め、さらに、これらの情報から酵素チトクロ
ムP450もしくは過酸化脂質の存否,もしくは存在濃
度を求めるのである。その結果はコンピュータ31の表
示器あるいは記録装置により印字され、即座に診断が行
えるようになっている。
測定する。その値からコンピュータ31を用いて酵素チ
トクロムP450もしくは過酸化脂質の吸収もしくは蛍
光の量を求め、さらに、これらの情報から酵素チトクロ
ムP450もしくは過酸化脂質の存否,もしくは存在濃
度を求めるのである。その結果はコンピュータ31の表
示器あるいは記録装置により印字され、即座に診断が行
えるようになっている。
【0023】次に、吸収による定量測定の方法を詳しく
説明する。波長λ1 の光が透過する媒質に吸収がある
と、その吸収率をα(λ1 )とすれば、光源からの照射
光のパワーをI0 (λ1 )として、検出できる光の量
は、 I(λ1 )=I0 (λ1 )T2 Pexp−α(λ1 )x・・・(1) の関係がある。ここで、xは媒体中の光路長、Tは光フ
ァイバ4,光ファイバ5,光ファイバ5´の伝達率、P
は光ファイバ形生体肝機能センサー1の反射回収効率で
ある。
説明する。波長λ1 の光が透過する媒質に吸収がある
と、その吸収率をα(λ1 )とすれば、光源からの照射
光のパワーをI0 (λ1 )として、検出できる光の量
は、 I(λ1 )=I0 (λ1 )T2 Pexp−α(λ1 )x・・・(1) の関係がある。ここで、xは媒体中の光路長、Tは光フ
ァイバ4,光ファイバ5,光ファイバ5´の伝達率、P
は光ファイバ形生体肝機能センサー1の反射回収効率で
ある。
【0024】一方、吸収されない波長成分λ2 に関して
は、 I(λ2 )=I0 (λ2 )T2 P・・・(2) である。T2 Pは波長に依存しないから、(1)式にお
いても共通しているとみなして、(2)式を変形して
(1)式へ代入すると、 I(λ1 )=I0 (λ1 ){I(λ2 )/I0 (λ2 )}・ exp−α(λ1 )x・・・(3) となり、従って、 α(λ1 )=−(1/x)ln{I(λ1 )I0 (λ2 )/ I0 (λ1 )I(λ2 )}・・・(4) となる。αはダランベール則の成り立つ線形媒質では一
般に濃度Cに比例するから、Qを定数として、 C=−Qln{I(λ1 )I0 (λ2 )/I0 (λ1 )I(λ2 ) ・・・(5) とおける。上記(5)式に波長分析器30により測定し
たλ1 およびλ2 における光強度を用いて、比I(λ1
)/I0 (λ1 )およびI(λ2 )/I0 (λ2)を求
めて代入すれば濃度が決まる。ただし、予め既知の濃度
Cの試料を用いて検量線を求めておく必要がある。Qは
検量線の傾きである。
は、 I(λ2 )=I0 (λ2 )T2 P・・・(2) である。T2 Pは波長に依存しないから、(1)式にお
いても共通しているとみなして、(2)式を変形して
(1)式へ代入すると、 I(λ1 )=I0 (λ1 ){I(λ2 )/I0 (λ2 )}・ exp−α(λ1 )x・・・(3) となり、従って、 α(λ1 )=−(1/x)ln{I(λ1 )I0 (λ2 )/ I0 (λ1 )I(λ2 )}・・・(4) となる。αはダランベール則の成り立つ線形媒質では一
般に濃度Cに比例するから、Qを定数として、 C=−Qln{I(λ1 )I0 (λ2 )/I0 (λ1 )I(λ2 ) ・・・(5) とおける。上記(5)式に波長分析器30により測定し
たλ1 およびλ2 における光強度を用いて、比I(λ1
)/I0 (λ1 )およびI(λ2 )/I0 (λ2)を求
めて代入すれば濃度が決まる。ただし、予め既知の濃度
Cの試料を用いて検量線を求めておく必要がある。Qは
検量線の傾きである。
【0025】光路の分布が一定の場合には、図12のよ
うに検量値は濃度に対して直線となり、2点の測定で検
量値の傾きは求められる。しかし、この発明の光ファイ
バ形生体肝機能センサー1が第2実施例に示す(図6参
照)センサーの構造から分かるように、光路の長さは光
線の放射の角度によって僅かづつ異なり、また、光にも
強度分布がある。そのような場合に検量線は図13に示
すように直線とならない場合がある。従って、検量線は
できるだけ多くプロット点から求めることにより高精度
の測定が可能となる。
うに検量値は濃度に対して直線となり、2点の測定で検
量値の傾きは求められる。しかし、この発明の光ファイ
バ形生体肝機能センサー1が第2実施例に示す(図6参
照)センサーの構造から分かるように、光路の長さは光
線の放射の角度によって僅かづつ異なり、また、光にも
強度分布がある。そのような場合に検量線は図13に示
すように直線とならない場合がある。従って、検量線は
できるだけ多くプロット点から求めることにより高精度
の測定が可能となる。
【0026】図9に示す実施例の装置は主に研究用を目
的とする装置であり、個々の病院等の医療検査機関に設
置するには経済的負担が大きい。そこで、必須な部分を
集積化し、簡便化した実施例を図11に示す。即ち、2
9´は集積化光カプラで、先の例の光カプラ29と同等
の機能を有する。この光カプラ29´にはバンドパス形
光波長フィルタ36が接続されており、センサー部1か
ら光ファイバ5を経由して戻ってきた信号光はこれによ
り特定の波長の光のみが取り出され、光検出器37によ
り電気信号に変換される。また、28´は励起光源のレ
ーザーである。これは、信号発生器40に接続されてお
り、ここから発生されたある周波数の信号により変調さ
れる。この変調波形は37の光検出器からの信号波形に
も引き継がれるが、この信号は雑音が混ざったものであ
るため、ロックインアンプ38により雑音を取り除かれ
る。ロックインアンプ38の同期信号として、配線42
により変調に使われた信号発生器40の信号を加える。
41は光学系部分を集積光回路としたものであり、光信
号が微弱である場合には光回路内に増幅器42を設置す
る。
的とする装置であり、個々の病院等の医療検査機関に設
置するには経済的負担が大きい。そこで、必須な部分を
集積化し、簡便化した実施例を図11に示す。即ち、2
9´は集積化光カプラで、先の例の光カプラ29と同等
の機能を有する。この光カプラ29´にはバンドパス形
光波長フィルタ36が接続されており、センサー部1か
ら光ファイバ5を経由して戻ってきた信号光はこれによ
り特定の波長の光のみが取り出され、光検出器37によ
り電気信号に変換される。また、28´は励起光源のレ
ーザーである。これは、信号発生器40に接続されてお
り、ここから発生されたある周波数の信号により変調さ
れる。この変調波形は37の光検出器からの信号波形に
も引き継がれるが、この信号は雑音が混ざったものであ
るため、ロックインアンプ38により雑音を取り除かれ
る。ロックインアンプ38の同期信号として、配線42
により変調に使われた信号発生器40の信号を加える。
41は光学系部分を集積光回路としたものであり、光信
号が微弱である場合には光回路内に増幅器42を設置す
る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の光ファ
イバ形生体肝機能センサーと検査装置によれば、生体肝
臓内で酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の存
否および存在濃度を高精度に検出することが可能であ
り、健康検診や治療経過追跡および治療研究に利用でき
る。
イバ形生体肝機能センサーと検査装置によれば、生体肝
臓内で酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の存
否および存在濃度を高精度に検出することが可能であ
り、健康検診や治療経過追跡および治療研究に利用でき
る。
【図1】実施例の光ファイバ形生体肝機能センサーの構
成を示す斜視図、
成を示す斜視図、
【図2】図1の光ファイバ形生体肝機能センサーの把持
部の一部分を示す斜視図、
部の一部分を示す斜視図、
【図3】一実施例の光ファイバ形生体肝機能センサーの
先端部の拡大斜視図、
先端部の拡大斜視図、
【図4】図3の光路を示す断面図、
【図5】第2実施例の光ファイバ形生体肝機能センサー
の先端部の拡大斜視図、
の先端部の拡大斜視図、
【図6】図5の光路を示す断面図、
【図7】第3実施例の光ファイバ形生体肝機能センサー
の先端部の拡大斜視図、
の先端部の拡大斜視図、
【図8】図7の光路を示す断面図、
【図9】検査装置の全体構成を示す説明図、
【図10】図9の光源装置の構成を示す説明図、
【図11】図9に示す検査装置をより集積化,簡便化し
た実施例を示す説明図、
た実施例を示す説明図、
【図12】光路が一定の場合の試料濃度と検量値の関係
を示すグラフ、
を示すグラフ、
【図13】光路に分布がある場合の試料濃度と検量値の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
1 光ファイバ形生体肝機能センサー 2 把持部 3,3a,3b 細管 4 光ファイバ 5 接続光ファイバ 7 物体 8 被検査領域 9 照射光 10 反射光 10´ 蛍光 11 可動片 12 鏡面 13 薬液導入管 21 光源装置 24 吸収測定用光源 25 蛍光光源 28 蛍光測定用光源 29 カプラー 30 波長分析器 31 コンピュータ 32 薬液導入管 33 薬液注入ポンプ 34 薬液瓶 36 バンドパス形光波長フィルタ 37 光検出器 38 ロックインアンプ 39 表示器 40 信号発生器 41 集積光回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 33/50 G01N 33/50 E // A61B 1/00 300 A61B 1/00 300D (72)発明者 加藤 美恵 北海道札幌市東区北43条東1丁目3の8
Claims (5)
- 【請求項1】 生体肝臓内での薬物代謝酵素チトクロム
P450の活性及び過酸化脂質の生成量を検出する生体
肝機能検査装置において、該酵素及び過酸化脂質が特定
の波長の光に対して感応特性を持つことを利用して、先
端を斜めに切断して形成した細管内に取り付けた光ファ
イバを通して照射光を導入させ、該酵素もしくは該酵素
を含む液体もしくは他の薬剤と該酵素との反応によって
発生した物質もしくは過酸化脂質からの反射光もしくは
散乱光もしくは透過光もしくはこれらの物質が照射光に
より誘起された蛍光を、同一光ファイバまたは他の光フ
ァイバで生体外に取り出し、この取得した光信号から該
酵素の活性もしくは過酸化脂質の生成量を測定できるよ
うにしたことを特徴とする光ファイバ形生体肝機能セン
サー。 - 【請求項2】 生体肝臓に差し込む細管内には光ファイ
バと平行に可動片が内蔵され、かつ先端が45度の角度
で切断され、かつ、光ファイバの先端面は光を反射する
ように鏡面が形成され、光源装置からの照射光は光ファ
イバの軸に対して垂直に曲がり、光ファイバの壁面から
射出されて細管の壁面に当って反射させることにより、
該光ファイバに再度戻るようにし、また、細管先端部に
設けられた可動片を後退させることにより細管内に所定
の間隔の空所が形成され、この空隙に一定量の生体液を
取り込んで、そこを往復通過する照射光が正確に該酵素
もしくは過酸化脂質の光感応性を定量することができる
ようにしたことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ
形生体肝機能センサー。 - 【請求項3】 生体肝臓に差し込む細管内の光ファイバ
は、先端が45度以下の鋭角で切断されており、かつ、
先端面を反射するように鏡面となっており、光源装置か
らの照射光は横方向に曲って細管の壁面に反射して斜め
に照射され、該光ファイバは細管の壁面からの反射光を
取り込まずに新たに発生した蛍光のみを効率よく補足す
ることができるようにしたことを特徴とする請求項1記
載の光ファイバ形生体肝機能センサー。 - 【請求項4】 生体肝臓に差し込む細管に光ファイバと
共に薬液導入用の細管が内蔵されており、その細管によ
り薬剤を注入させて該酵素もしくは過酸化脂質と反応さ
せることにより、光感知感度を向上させたことを特徴と
する請求項1および請求項2記載の光ファイバ形生体肝
機能センサー。 - 【請求項5】 光ファイバ形生体肝機能センサーと、吸
収測定用光源と蛍光測定用光源からなる光源装置と、上
記センサーから導入された光の強度を分析する波長分析
器と、酵素チトクロムP450もしくは過酸化脂質の存
在濃度を演算して求めるコンピュータおよび薬液注入ポ
ンプを有する薬液注入装置とから構成される生体肝機能
検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8119573A JPH09276275A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 光ファイバ形生体肝機能センサーと検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8119573A JPH09276275A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 光ファイバ形生体肝機能センサーと検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09276275A true JPH09276275A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14764701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8119573A Pending JPH09276275A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | 光ファイバ形生体肝機能センサーと検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09276275A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004107987A1 (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | The University Of Tokyo | 生体内物質の濃度計測方法及び濃度計測装置 |
JP2006507100A (ja) * | 2002-11-25 | 2006-03-02 | ボストン サイエンティフィック リミテッド | 注入装置、注入装置併用スクリュー式注射器、および、哺乳動物の肉体治療法 |
JP2011507494A (ja) * | 2007-12-13 | 2011-03-10 | キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド | 院内感染の検出用の組換え型バクテリオファージ |
JP2012154896A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Jikei Univ | 微量光イメージング装置、及び微量光イメージング方法 |
CN109788888A (zh) * | 2016-10-07 | 2019-05-21 | 索尼奥林巴斯医疗解决方案公司 | 医学成像装置和医学观察系统 |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP8119573A patent/JPH09276275A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006507100A (ja) * | 2002-11-25 | 2006-03-02 | ボストン サイエンティフィック リミテッド | 注入装置、注入装置併用スクリュー式注射器、および、哺乳動物の肉体治療法 |
US7691087B2 (en) | 2002-11-25 | 2010-04-06 | Scimed Life Systems, Inc. | Injection device |
JP4916113B2 (ja) * | 2002-11-25 | 2012-04-11 | ボストン サイエンティフィック リミテッド | 注入装置 |
US8545478B2 (en) | 2002-11-25 | 2013-10-01 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Injection device |
WO2004107987A1 (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | The University Of Tokyo | 生体内物質の濃度計測方法及び濃度計測装置 |
US7248908B2 (en) | 2003-06-06 | 2007-07-24 | University Of Tokyo | Method for measuring the concentration of a substance in a living body and device for measuring the same concentration |
JP2011507494A (ja) * | 2007-12-13 | 2011-03-10 | キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド | 院内感染の検出用の組換え型バクテリオファージ |
JP2012154896A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Jikei Univ | 微量光イメージング装置、及び微量光イメージング方法 |
CN109788888A (zh) * | 2016-10-07 | 2019-05-21 | 索尼奥林巴斯医疗解决方案公司 | 医学成像装置和医学观察系统 |
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