JPS60114745A - 代謝測定装置 - Google Patents

代謝測定装置

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JPS60114745A
JPS60114745A JP58223967A JP22396783A JPS60114745A JP S60114745 A JPS60114745 A JP S60114745A JP 58223967 A JP58223967 A JP 58223967A JP 22396783 A JP22396783 A JP 22396783A JP S60114745 A JPS60114745 A JP S60114745A
Authority
JP
Japan
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fluorescence
metabolic
laser light
electron transport
excitation light
Prior art date
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Pending
Application number
JP58223967A
Other languages
English (en)
Inventor
Nariyuki Hayashi
林 成之
Masahiro Toida
昌宏 戸井田
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NIPPON SEKIGAISEN KOGYO KK
Original Assignee
NIPPON SEKIGAISEN KOGYO KK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生体系の代謝測定装置に関するものである。
地球上のあらゆる植物、動物は、02と太陽の光エネル
ギーを利用して生命維持に必要なエネルギーを保持して
いる。したがってエネルギーのバランスを保つことがす
べての生体系の中心となる過程であり、定常的なエネル
ギーの補給がなければ生命活動は停止する。よって生体
系において、その代謝の変動をとらえることは、その病
態あるいは、環境変化を把握するうえで、有用な手法と
なシうるものである。
良く知られているように1生命維持や細胞膜の機能保持
に欠くことの出来ない好気性解糖プロセスにおいて、ピ
ルビン酸の酸化的脱炭素段階等に生じるNAI)H,電
子伝達系の電子輸送と酸化的リン酸化段階に対応するチ
トクロームb、c、及び還元型チトクロームa83等の
代謝産物の動態を知ることは生体挙動を知る上で非常に
重要な情報となりイ(Jる。
例えば、術中脳のエネルギー代謝障害を分布的に知るこ
とが出来れば、高価なNIviR−CT及びボントロン
CTのような装置に代わって手軽に応用できる利点があ
る。さらには研究や臨床において、術中の臓器エネルギ
ー代謝の解析に有用な手段を提供することができる。
また、従来においては、電子伝達系内の各種代謝産物の
同時モニタリングはほとんど行なわれていなかった。し
かしながら、近年に至って前記NMIζ装置やポジトロ
ン装置等を用いて、測定することが0」能になってきた
。ところがこれら装置によっても術中において生体の代
謝系をモニタすることは現実的に不可mlであった。
本発明はこのような実情に鑑みて成されたもので、生体
系での代謝産物の状態を1次元的マツピングあるいは2
次元的マツピングの形態として容易に把えることのでき
る装置の提供を第1の目的とするものである。
本発明の第2の目的は、前記NMR装置やポジトロン装
置と比較して極めて安価にかつ小型に構成され、また術
中に生体の代謝系のモニタが可能である装置を提供する
ことである。
本発明の第3の目的は、種類の異なる各種代謝産物の状
態を同時にモニタすることにより、生体系の病態の診断
、検査を可能にする装置を提供することである。
以下本発明について、添付図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例を示す説明図である。
図中、lは励起用レーザ光源を示す。該光源1には、N
2レーザ、Arレーザ、あるいはエキシマレーザ等が用
いられる。該光源1よシ出力されたレーザ光11は色素
レーザ光源2の色素21を励起する。
前記色素レーザ光源2は、後記する生体の特定代謝産物
に応じて種々の色素21が用意されており、任意の波長
のレーザ光22が出力される。例えば、エネルギー代謝
過程でのピ、ルピン酸の酸化的脱炭素段階等に生じるN
ADHの状態を観察するには、前記励起用レーザ光源1
にN2レーザが用いられ、前記色素21にはBPBD−
365等が用いられる。
このように、励起用レーザ光源1と色素レーザ光源2と
によって、代謝産物の励起手段を構成する。励起用レー
ザ光源1の出力するレーザ光のみによって特定代謝産物
の励起が達成される場合には、色素レーザ光源2は省略
される。
前記色素レーザ光源2より出力されたレーザ光22は、
例えばレンズ等から成る集光光学系らによって集束され
、光フアイバ4内に導入される。前記ファイバ4によっ
て導光されたレーザ光22は、複数個のレンズ系から成
るスポット径口」変部5によって任意の大きさの集束径
に集光され、・・−フミラー6へ入射される。該ミラー
6に入射したレーザ光22は光路を折り曲けられ、検体
7へ入射する。
検体7に含まれる特定代謝産物は、前記レーザ光22を
吸収し、特定波長の光を放出する。例えば、111j記
したように、エネルギー代謝過程でのピルビン酸の酸化
的脱炭素段階に生じるエネルギー代謝物質NADHは、
360nmの光を吸収し450 nmの螢光71を発す
る。
前記の・・−7ミラー6はレーザ光22を反射し、螢光
71を透過する光学特性を有する。カットフィルタ8は
レーザ光22を遮断する特性を有する。また、バンドパ
ス・フィルタ9は、螢光71を透過する光学特性を有す
るように構成されている。
それ故、検体7中の特定代謝産物からの螢光71は、ハ
ーフミラ−6、カットフィルタ8.バンドパスフィルタ
9を順次透過し、例えば集光レンズ等から成る光学系1
0へ至る。光学系IOによって収束された螢光71は、
写真撮影装置ll内のフィルム面上に螢光像を結像する
かくして、レーザ光22は、スポット径可変部5によっ
て検体7上に一様に照射され、特定代謝産物からの螢光
71の分布像及び強度が2次元的に観察できる。
任意の代謝産物からの螢光像を得るには、色素レーザ光
源2の発振波長を適宜のものに設定し、また所望の透過
中心波長を壱するノくンドノ;スフィルタ9を用いるこ
とで達成される。
例えば、代謝産物として電子伝達系の電子輸送と酸化的
リン酸化段階に対応するチトクロームb。
Cの挙動を観察する場合には、前記光源2並びにフィル
タ9は以下のとおり設定される。すなわち、光ゆ;−2
の発振波長は564 nmとされ、ノ(ンドノくスフィ
ルタ9の透過中心波長は551nmとされる。
同様に、還元型チトクロームaa3の場合には、光源2
の発振波長は590皿とされ、フィルり9の透過中也・
波長は603nmとされる。
該実施例によれば、生体のエネルギー代謝の状態を2次
元マツピングとして把握することができるので、医学的
に大きな価値を持つ。また、該実施例装置を脳のエネル
ギー代謝障害の測定に用いれば、高価なNMR−CTや
ポジトロンCT等の装置に代わって手軽に利用できる利
点がある。さらに、各種臓器のエネルギー代謝の解析に
も役立つものである。
第2図は、本発明の他の実施例を示す説明図である。同
図に示す実施例は、前記第1実施例の写真撮影装置11
の代わりにイメージインテンシファイア12を設り、検
体7よシの螢光71の増感を行ない、螢光像をより鮮明
にさせるものである。イメージインテン77アイアの螢
光像はハーフミラ−13、および接眼レンズ14によっ
て実視野像として見ることができる。
ここで、バーミラー13を使用したのは、実視野観察と
同時に該螢光像をテレビカメラ15.モニタTV16に
よって表示させるためである。さらには、画像処理装置
17を接続することでCRTディスプレー18土にデー
タ処理後の画像を表示するためである。尚、前記画像処
理装置17はテレビカメラ15のビデオ信号をデジタイ
ズし、メモリーにストアし、記録された画像データをC
PUによってデータ処理させるものである。
視 該実施例装置において実施野観察を行わない場合には、
ハーフミラ−13,レンズ14は省略される。
また、螢光71が強い場合には、イメージインテンシフ
アイ”T−12は省略される。
該実施例装置によれば、前記第1実施例で述べた利点に
加え、生体のエネルギー代謝の状態を′l■カメラに、
Lりて実時間モニタできる利点がある。
それ故、臨床において術中の使用が容易になる。
また、II!+1像データの処理によって、各代謝産物
の状態をlドず螢光像を所望の形態・様式で表示できる
ので、エネルギー代謝障害の分布が容易に判明される。
図示tit してないが、前記第2実施例において、色
素レーリ′光源2の発振波長を任意に切換える手段と、
1)fl記発振波長の切換に連動してバンドパスフィル
タ9を透過波長の異なる他のものに切換える手段を伺加
すれば、生体の電子伝達系の2種以上の代謝産物の同時
モニタが可能になる。
それ故、代謝系の異常を検知でき、生体の病態を捉える
ことが容易になる。
第3図は本発明の第3の実施例を示す説明図である。該
実施例に示す装置は手術用顕微鏡17を固定した状態で
用いられる。同図に示すように、色素レーザ光源2より
出力されだレーザ光22はハーフミラ−18によって反
射され、検体7へ照射される。
一方、検体7より放出された螢光71は、前記ミラー1
8を透過しハーフミラ−13へ入射する。ここで、ミラ
ー13は螢光71の一部を透過し、一部を反射する。そ
れ故、特定代謝産物の螢光像を光学系14を通して肉眼
観察することができる。
同時に、TVモニタ16上に映像として表わすこともで
きる。
該実施例において、ハーフミラ−18はリンク機構23
によって回動自在に支持されており、ジョイスティック
19の操作によって任意の方向に向けられる。それ故、
該実施例によれは、微小部分の代謝測定が容易になる。
第4図は、本発明の第4の実施例を示す説明図である。
前記第1ないし第3実施例と同様に、励起用レーザ光源
1によって励起され色素レーザ光力)2より出力された
レーザ光22は、集光光学系3゜光ファイバ4.スポッ
ト径可変部5.並びに・・−フミシー6を順次経て、検
体7へ照射される。
検体7より得られる螢光71は、ハーフミラ−6゜光学
系10.ハーフミラ−13を透過し、分光器19に導か
iする。分光器19によって分光された螢光成分は検出
器20によって検出される。この検出信号は増幅器21
で増幅された後、データ処理装置22においてデジタル
処理され、ディスプレイ装置23によって表示される。
かかる実施例においては、検体7からの螢光71のスペ
クトル成分が瞬時に検出できる利点がある。
すなわち、特定代謝産物の代謝状態の1次元マツピング
が得られる。それ故、代謝産物の状態の変化を定量的に
評価する方法を与えることができる。
図示はしてないが、該実施例において、データ処理装置
22.ディスプレイ装置230代わりに通常の記録泪を
用い、前記スペクトル成分を表示することは容易である
第5図は、本発明の第5の実施例を示す説明図である。
同図に示すように、該実施例では前記第4実施例に示し
た装置において、検体7から放出される螢光71をファ
イバ25を用いて分光器19へ導入するように構成した
ものである。
ここで、集光光学系24はハーフミラ−13を透過した
螢光71をファイバ25へ導入するだめのものである。
該実施例によれば、分光器19.検出器20.増幅器2
1.処理装置22.並びにディスプレイ装置を検体7か
ら# L、て設置できるので、臨床応用において便利で
ある。
以上詳述したように、本発明は1次元的モニタリングだ
けでなく、2次元的モニタリングが出来、生体の代謝腫
物の各状態をマツピングとして示すことができる。また
、電子伝達系の2つの代謝産物を同時モニタリングする
ことによって、代謝系の異常を検知でき、生体の病態を
とらえることがIj丁能である。また、術中の臓器エネ
ルギー代謝の測定も行え、きわめて有用な診断手法を提
供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を、第2図は第2の実施
例を、第3図、rI′i第3の実施例を、第4図は第4
の実施例を、第5図は第5の実施例を示す。 図中の符号は、 ■・・・励起用レーザ光源、2・・・色素レーザ光源、
4・・・ファイバ、6.13・・・ハーフミラ−17・
・・検体、71・・・螢光、8・・・カットフィルタ、
9・・・バンドパスフィルタ、11・・・写真撮影装置
、を示ず。 特許出願人 日本赤外線工業株式会社 代表者末永徳博 手続補正書(方式) 1.事件の表示 昭和58年特許願第223967号 2、発明の名称 代謝測定装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1ン生体のエネルギー代謝過程で生じる電子伝達系内
    の特定代謝産物を光学的に励起させる手段と、前記励起
    手段で得られる励起光を生体に照射させる手段と、前記
    電子伝達系の特定代謝産物よシ得られる螢光を選択的に
    分離する手段と、前記螢光を一次元及び二次元的強度分
    布の何れかとして観察及び又は表示する手段とを具備し
    たことを特徴とする代謝測定装置。 (2)前記第1項記載の装置において、特定代謝産物を
    光学的に励起する手段が、特定の波長成分の励起光を少
    くとも1種以上出力するように構成されたことを特徴と
    する代謝測定装置。 (3)前記第2項記載の装置において、前記特定代謝産
    物を光学的に励起する手段から得られる励起光を少くと
    も2種以上変化させ、前記特定代謝産物の各励起光に対
    応する螢光を同時にモニタすることを特徴とする代謝測
    定装置。 (4)前記第1ないし第3項記載の装置において、Mi
    J記電子電子伝達系内定代謝産物より得られる’Its
    光を選択的に分離する手段として、前記励起光を吸収す
    るフィルターと、前記螢光を選択的に透過させるフィル
    ターとを組合わせて構成することを特徴とする代謝測定
    装置。 (5)前記第1ないし第4項記載の装置において、前記
    II電子伝達系内特定代謝産物より得られる螢光を選択
    的に分離する手段として、分光器を用いることを特徴と
    する代謝測定装置。 ((+)前記第1ないし第5項記載の装置において、前
    記観察及び又は表示する手段として、光検出器T 4r
    4号増幅器及び記録計より構成されることを特徴上する
    代謝測定装置。 (7) +2+7記第1ないしM5項記載の装置におい
    て、前記観察及び又は表示する手段として、写真撮影装
    置を具備したことを特徴とする代謝測定装置。 (8)前記第1ないし第5項記載の装置において、前記
    観察及び又は表示する手段としてTV左カメラ影装置、
    データ処理装置及びディスプレー装置を具備したことを
    特徴とする代謝測定装置。
JP58223967A 1983-11-28 1983-11-28 代謝測定装置 Pending JPS60114745A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6217643A (ja) * 1985-07-01 1987-01-26 ダイアトロン コ−ポレ−シヨン 蛍光測定器
GB2339901A (en) * 1998-07-21 2000-02-09 Cambridge Imaging Ltd Improved imaging system for luminescence assays

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