JPS6347660A - 物質の生理活性判定方法並びにそれに使用する装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物質を生体内の状態と類似の状態に設定し、そ
の溶液構造のゆらぎを測定し、それにより物質が有する
生理活性を判定する方法並びにその方法に直接使用する
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、各種物質が種々の用途に用いられているが、特に
ヒト及び動植物などに直接投与、吸収される物質例えば
医薬、飼料、＠薬剤において、その物質の生理活性を判
定するには、＠薬剤などにおいては、そのを動物質を直
接植物体に散布吸収させ、植物体のその物質によって生
ずる生態変化を熟練者が観察し、その生理活性の発現状
態、すなわち、を効、無効、毒性の有無などを判定して
いた。

また、ヒトに対する医薬剤などにあってはラット、マウ
ス、モルモットなどから猫、犬、猿などに物質を投与し
て、その状態を観察し、存効無効の判定及び毒性の有無
などを判断していた。

本発明者は先に物質を生体内の状態と類似の状態に設定
し、それにより物質が有する生理活性を判定する方法と
して、被検′＃Ｊ質と水を含む液体をレーザー光透過セ
ルに入れ、この液に水平方向の微小熱流を与え、かつ周
辺物体より伝導熱及び放射熱の供給を行わせ、その状態
でレーザー光をセル中の液体に透過させその散乱光の時
間的変動を固定したフォトトランジスタに受は記録し、
そのパターンにより生理活性を判定する方法を発明した
。（特開昭６１−１３０８５６号公報）〔発明が解決し
ようとする問題点〕 本発明者が先に発明した特開昭６１−１３０８５６号公
報記載の方法においては、単一の被検物質の固有の液体
構造のゆらぎ（リミットサイクル）を測定するため、そ
の被検物質のリミットサイクルを的確に表わす濃度を見
い出すこと及び微小熱流の調節を行うことに多大の時間
と労力が必要であづた。

また、特に生理不活性物質の場合は、リミットサイクル
が表われないから、それを確認するには不安が伴う。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は前記問題点を解決するため更に研究を行い、
微小熱流をセル中の被検液体に供給することなく、経時
変化を記録することを不用とし、直ちに被検液体の特性
を一つの値で表示する方法を見出した。

本発明者は、生体内には分子規模の熱源があり、その熱
放射は分子に対して熱振動や回転運動に作用し、したが
って液体構造としてのゆらぎに影Ｇを及ぼし、この構造
ゆらぎがその物質の生理活性に直接関係を有するとの考
察を行った。このゆらぎは光散乱として現われるので、
散乱能力の全体的表現として散乱光の拡がり、すなわち
ビームの径を選び、このビーム径を各種濃度の被検体と
被検物質を含まない媒体のみとで比較することによって
、被検物質の生理活性の特性をパターン化し得ることを
知り、本発明を完成した０本発明は被検物質を緩衝液に
より各種の濃度に調製した被検液体及び緩衝液のみを各
別にレーザー光透過性材質のセルに収容し、これらの液
体をそれより高温の物体からの熱放射にさらした状態で
レーザー光をセル中の液体に透過させ、この液体を透過
したビームの散乱による径の拡がりについて、緩衝液の
場合と、被検物質を緩衝液により各種の濃度にした被検
液体の場合との比較を散乱光の強度が受光器のビームへ
の１．５　’以内の接近により急激に増大するその立上
り部において、一定強度に達するための受光器の横方向
の位置の比較に置き換え、この位置に関して各種濃度の
被検液体の位置と緩衝液の位置との相対距離の対濃度配
置により生ずるグラフのパターンより判定することを特
徴とする物質の生理活性判定方法並びに、本方法に直接
使用するレーザー光透過性材質のセルの液体収容室に対
応する前後部位にレーザー光透過部を存し、かつセルを
囲むよう構成した放射熱供給壁を有する放射熱供給槽を
配置し、上記セルが該放射熱供給壁とは断熱的に支持さ
れていることを特徴とする生理活性判定装置である。

本発明の方法を用いる被検物質はこれを緩衝液に溶かし
て使用する。

本発明の方法に用いられる各種濃度の被検物質の溶液は
、好適には、被検物質を１０−　”　Ｍ〜ｉｏ−”Ｍの
濃度の溶液を調製する。それと、被検物質を含まない緩
衝液のみの液を用意する。

このように調製された被検溶液又は緩衝液を液層の厚さ
約１１程度のセルに収容する。このセルは、レーザー光
透過性材質例えばパイレックスガラス等である。

この被検溶液又は被検物質を含有しない緩衝液のみを上
記セル中に収容し、このセルをそれより高温の物体例え
ば温水中にその下部を浸し黒色に表面を塗装した金属製
の壁をセルに対向させてその金属壁からの放射熱をセル
中の被検液体に供給する。この際、高温物体の温度はセ
ル中の液体の温度より１乃至数度高い温度とし測定を開
始する。

以上の如（設置したセル中の液体にレーザー光線を通過
させる。この場合、レーザーの出力は５ｍＷのヘリウム
−ネオンガスレーザーで、かつ直線偏光型のものを使用
すれば液体構造を乱さず、微妙な変化が検出できて好適
である。

このようにして、セル中の液体にレーザー光を通過させ
るとその液体の構造に伴って散乱光が生じ、この散乱光
の強度は濃度により変化する。これを感知するためにフ
ォトトランジスタを用いて散乱光の強度の変化を電気信
号に変換し、Ｘ−ＹレコーダーのＹ軸に入力する。そし
てフォトトランジスタの位置はＸ軸に入力する。

フォトトランジスタはビームに対し水平方向に位置せし
める。このフォトトランジスタを静かにビームに近づけ
て散乱光の強度をフォトトランジスタの出力としてＸ−
ＹレコーダーのＹ軸に入れ、フォトトランジスタとビー
ム間の距離の変化は、差動トランスにフォトトランジス
タをつなぎ、その移動による差動トランスの出力電圧の
変化としてＸ軸に入れる。なお散乱能力を増すためビー
ムに対しセルを傾ける方がよい。

このようにして散乱曲線（散乱プロフィル）が作られる
。この方法は差動トランスの使用を除き＞１回折の測定
法と同じである。このプロフィルがＸ−Ｙレコーダー用
紙の印刷部の上限横線を切るときのフォトトランジスタ
の位ｌは、ビームのふくらみを表わし、しかもそれは散
乱光が等しく一定の強度Ｙをもつビームの拡がりの位置
である。

その位置は精密に差動トランスの電圧値として読取るこ
とができる。この値はビームのいはば壁の位置、同じ明
るさを有する壁の位置である。散乱強度が大きくプロフ
ィルが上方へ移動すると、この値はビーム外方へ移動す
る。しかし活性物質では１度により緩衝液における位置
より内方へ位置することもある。不活性物質ではほとん
ど緩衝液より内方へ位置する。すなわち不活性物質は濃
度を変えても緩衝液より散乱が小さい。これは緩衝液よ
り透明になるということである。

次に物質の生理活性を判定するためのグラフの作成につ
いて述べる。

被検体の濃度をＸ座標とし、上記のフォトトランジスタ
の位置について、緩衝液の場合の値に対する各種濃度の
被検液の値との相対距離をＹ座標としてグラフを画く、
このグラフのパターンによりその物質の活性、不活性及
びその種別を判定するものである。このようにしてこの
グラフは広い範囲にわたる濃度すなわち被検物質の分子
間距離を大幅に変えた場合の、液体の構造の変化、又は
物質分子と溶媒分子との関わり合いの変化、あるいは液
体内格子振動の力学的状況の変化を精細に調べることに
相当する。このことを通じてその分子構造の特徴を水分
子との関わり合いの上で徹底して表現するものである。

それは同時にその分子の液体構造を通しての個性の表現
であり、それは構造のゆらぎとして光散乱により測定で
きる。

植物の細胞も動物の細胞もその営みは基本的に同じであ
るといわれているから、本発明の方法は広い範囲の生物
に対する生理活性物質の判定に適用される０例えば本発
明の判定法は植物ホルモンも除草剤も共に植物生長制御
物質であり、これらはまた催奇形性物質とも細胞の分化
の面から同じ線上に並ぶものとして見ることが出来るか
ら、植物、動物の生理活性を判定し得るものである。

本発明の装置について、第１図、第２図によって説明す
る。

中央に被検液収容室２を有するセルｌをセル支持用プラ
スチック板３により挟持し、このプラスチック仮３は更
にセル方向ＩＮ節兼ブラスチンク円筒保持只５を備えた
セル支持用プラスチック円筒４に嵌合している、セル及
びセル保持部。

外周の下半部及び底部が熱絶縁用発泡プラスチック１４
で包被されている円筒状の水槽は、その中央部を四角筒
状の内面を黒色に塗装した金属の放射熱供給壁８により
隔離し、その外周部を第２永槽７、内部を第１水槽６と
し、この水槽６の壁の上部のセルエに対応する部分にレ
ーザービーム通過管１２．１３を設け、このレーザービ
ームＪ過管１２．１３の前後当接する個所にレーザービ
ーム通ｉ孔１ｏ。

１１が穿設されている。第２水槽上部外壁は熱絶縁性物
質１７で被覆されている。そして、第１１第２水槽に熱
源水９が収容されている放射熱供給用容器部。

上記セル及びセル保持部のセル方向調節兼プラスチック
同筒保持具５を放射熱供給用容器部の放射熱供給壁８に
載置しである。

次に実施例により本発明の方法並びに装置の説明を更に
詳細に述べる。

〔実施例〕

例１ （ａｌ　　縦４０ｍ、横２４０、厚さ５龍のガラス製セ
ル１の中央部に巾１ｆｌの被検体収容室２を有し、この
収容室に植物生長ホルモンβ−インドール酢酸（ＩＡＡ
）の水溶液１０−”Ｍ、　ｐＨ４，７２，２４℃を収容
する。

セルの温度も２４℃にする。熱源水９は２６℃であり、
したがって放射熱供給金属壁８の温度も約２６℃になる
。セルをセル支持用プラスチック板３に挿入し、セル支
持用プラスチック円筒と共に第１水槽６の上端にのせる
。セル方向調節兼プラスチック同筒保持具５によってレ
ーザービームの反射スポットがセルの前方３０ｃＩ１１
の位置にある円形スリットの横方向、フォトトランジス
タと反対側５Ｎの位置に来るようセルを傾は光散乱強度
の増大をはかる。

セル１　方６２　ｏｉ、ビーム側方１．５　ｃ１１附近
はセルのビーム通過点に対しビームとなす角が約１．４
°即ち１．５＠以内になる。ここを原点としてフォトト
ランジスタをビームに近づけＸ−Ｙレコーダーで散乱プ
ロフィルを作りその立上りの部分でペンが記録紙上限の
横線に到達したときフォトトランジスタの動きを止め、
そのときトランジスタの位置をデジタルボルトメーター
でＶ値として読む。同様に１０１Ｍ、　１０−’Ｍ、　
１０−’Ｍ、　１０−’Ｍ、　１０−’Ｍ。

１０−１Ｍ、　１０−’Ｍ、　１０−”　Ｍ、　１０−
’Ｉ　Ｍのン農度のβ−インドール酢酸の水溶液及び、
緩衝液（ＯＭ）をセル中に収容して同一の方法で測定し
た。その１０−”Ｍ、　１０−’Ｍ、　１０−’Ｍ、　
１０−’Ｍ、　１０−”　Ｍ散乱プロフィルは第３図ｔ
ａ）の通りである。そして、横軸を濃度にとり、縦軸を
このＶ値でとってグラフを得る。これを第３図山）で示
す。

このグラフの縦軸で上方から下方に向って値が大きくな
っているのはよりビームに近づくことであり、ビームの
径としてはより縮小していることを示す、Ｎ単に言えば
図で上方がビームの径は大きくそれだけよく光を散乱し
ていることになる。

緩衝液の値を０レベルとするとそれより下方は緩衝液の
場合よりビームがしぼんでいることになる。

つまり液は緩衝液よりより透明になっているわけである
。第３図（ｂｌに見る様にＩＡＡに於ては極大は二つで
ある。１０−’Ｍが実験上可能であれば濃度効果によっ
て１０−”ＭよりＶ値の上で大きい値となって線は下向
し極大は三つになることが充分期待される。またｐａｌ
の調整によって極大の位置も移動させることができてそ
の形は第４図に示すチマン（Ｔｈｉｍａｎｎ　）の図に
近づく、このグラフは、チマン（Ｔｈｉｍａｎｎ）　（
１９３７）が植物ホルモンβ−インドール酢酸（ＩＡＡ
）を１０−　’　Ｍより１０−”　Ｍまでの／；度にし
て植物に与え、その生長について促進と阻害を調べて作
ったものである。第３図（ｂ）のグラフはＯレベルを挟
み上下しているが、チマンの図（第４図）に似ており、
これが活性物質に共通の特徴でこれを活性の判定条件と
する。山）又、不活性物質、インドールカルボン酸につ
いて、緩衝液のｐＨを４．７５とし、セル中の被検液体
の温度を１９℃、金属壁温度を２３℃として同様に測定
した結果を第５図に示す。

以上の測定結果により明らかな通り、分子構造における
側鎖の長さの僅かな差による生理活性効果の違いが物理
装置による測定によりグラフで歴然と示される。

第５図のグラフは大部分が０レベル以下にあり、これを
不活性の判定条件とする。

なお、上記実施例（ａ）、世）の再実験における実験条
件は、ｐＨについても被検液体の温度と金属壁温度の差
についても大きな差がない。

例２ 実施例１（ａ）と同し装置を用い、同じ方法でＩＡＡと
同しく植物生長制御物質であり、かつ除草剤たる２．　
４．’　５−Ｔ　（２，４，５−ｈリクロロフェノキシ
酢酸）及び不活性物質たる２，４．６−Ｔ（２，４，６
−ドリクロロフエノキシ酢酸）を被検物質として実施し
た結果をそれぞれ第６図及び第７図に示す、但し第７図
の場合は差動トランスの型を変えて測定したため縦軸の
値が異なるが、判定についての差はない、これらについ
ては平均値ではなく、データの分布を示すため、各濃度
における数個のデータの上限の値だけ、及び下限の値だ
けをそれぞれつないで作図した。極めて特徴あるパター
ンを示すが、活性及び不活性の特徴として例１に述べた
判定条件は本例でも成立している。２，４．５−Ｔと２
．４．６−Ｔの分子構造の差は小さいにも拘らず、グラ
フで活性、不活性を明瞭に示すことができる。

例３ 実施例１（ａ）とと同じ装置を用い、同じ方法で植物生
長制御物質α−ＮＡＡ　　（α−ナフタリン酢酸）と不
活性物質β−ＮＡＡ　　（β−ナフタリン酢Ｍ）につい
て実施した結果を第８図及び第９図に示す。

但し第９図の場合は差動トランスの型を変えて測定した
ため縦軸の値が異なるが、判定についての差はない、こ
の二つの分子における構造の差は極めて小さいと言える
が、にも拘らず、グラフにおける差には歴然たるものが
ある。

例４ 実施例１（ａ）と同じ装置を用い、同し方法で催奇形性
物質アロキサン−水塩、６−アミノニコチンアミドにつ
いて実施した。その結果を第１０．１１　［ｆｆｌに示
す、これらのグラフの大部分はＯレベルを挟み上下して
いる。このことによりこれらの物質が生理活性物質であ
ることが明瞭に示される。

例５ 実施例１（ａ）と同じ装置を用い、同じ方法でβ−イン
ドール酢酸にその阻害物質パラクロロフェノキシイソ酪
酸を同濃度加えた液について実施した。

その結果を第１２図に示す。このグラフは殆どＯレベル
にあり、β−インドール酢酸の生理活性を明らかに阻害
していることが明瞭に示されている。

更にセル中に生体内類位の状態を創生ずることにより、
薬物の最適濃度推定、混合による相乗効果、予防効果の
推定ができる。

〔発明の効果〕

本発明の方法並びに装置を使用することにより、物質の
生理活性の有無及び有害、無害の判定が物理装置により
、操作簡易にしかも的確に行うことができる。

本発明の方法並びに装置により、有害と判定された物質
についての開発計画の中止又は、調整を速やかに判断で
き、開発費並びに労力を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の正縦断面図である。 第２図は同上横断面図である。 第３図（ａｌは実施例１（ａ）の本発明方法により得ら
れたβ−インドール酢酸のＸ−Ｙレコーダーで作成され
た散乱プロフィルである。 第３ｔｇ（ｂｌは、同β−インドール酢酸の生理活性判
定図である。 第４図はチマンのβ−インドール酢酸の植物生長促進、
阻害の図である。 第５図は実施例１（ａ）の本発明方法により得られたイ
ンドールカルボン酸の生理活性判定図である。 第６図は実施例２の本発明方法により得られた２、　　
４．　５−Ｔの生理活性判定図である。 第７図は同２，４．６−Ｔの生理活性判定図である。 第８図は実施例３の本発明方法により得られたα−ナフ
タリン酢酸の生理活性判定図である。 第９図は同β−ナフタリン酢酸の生理活性判定図である
。 第１０図は実施例４の本発明の方法により得られたアロ
キサン−水塩の生理活性判定図である。 第１１図は同６−アミノニコチンアミドの生理活性判定
図である。 第１２図は実施例５の本発明の方法により得られたβ−
インドール酢酸とパラクロロフェノキシイソ酪酸の混合
物の生理活性判定図である。 １：セル　　　　　　２；被検液収容室３：セル支持用
プラスチック仮 ４：セル支持用プラスチック円筒 ５：セル方向Ｕ＠節兼プラスチフク円筒保持具６：第１
水槽　　　　７；第２水槽 ８：放射熱供給璧　　９；熱源水 １０；レーザービーム前部通過孔 １１；レーザービーム後部通過孔 １２：レーザービーム前部通過用ゴム管１３；レーザー
ビーム後部通過用ゴム管１４；熱絶縁用発泡プラスチッ
ク １５；熱絶縁性容器　　１６：容器蓋 １７；熱１１色ａ　性町ｔｉ’ｉ 特許出願人　　　　　井　上　　宏　映代理人　　小児
　益（ほか２名） 第１図 第２図 第３図 （ｃｌ） （ｂ） （Ｖ） １．４０ 第４図 第５図 （Ｖ） １．４５ ０１６”　１６１ｏ１５’　＋６’　＋（５’　１６’
　＋６’　＋（５’　ｄ３＋０２（Ｍ）第６図 ０１σＩＩ　、ｄｌｏ　、σ９１σ６１σ７１σ６１σ
５１σ４Ｉσ３１σ２（Ｍ）第７図 （ｍＶ） 第８図 （■） 第９図 （ｍＶ） 第１Ｑ図 （Ｖ） １．４０ １．５２ 一■　　〜ｔｏ　　−９４−７−６−５−４−３−２０
１０ＩＱ　　ｔｏ　　ＩＱ　　ｔｏ　　１０　　ＩＱ　
　１０　　ＩＱ　　ｔｏ　　　　　（Ｍ）・門 第１１図 （Ｖ） １．３１ １．４５ ４７０１０”　ｌ（５′０１ｃＴ９１６”　＋６’　＋
ｃｉ’＋５５に５’　ｙｓ”　ｌ（５２（Ｍ）１．４９ 第１２図 （Ｖ） １．４８ １．５０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検物質を緩衝液により各種の濃度に調製した被検
   液体及び緩衝液のみを各別にレーザー光透過性材質のセ
   ルに収容し、これらの液体をそれより高温の物体からの
   熱放射にさらした状態でレーザー光をセル中の液体に透
   過させ、この液体を透過したビームの散乱による径の拡
   がりについて、緩衝液の場合と、被検物質を緩衝液によ
   り各種の濃度にした被検液体の場合との比較を散乱光の
   強度が受光器のビームへの１．５°以内の接近により急
   激に増大するその立上り部において、一定強度に達する
   ための受光器の横方向の位置の比較に置き換え、この位
   置に関して各種濃度の被検液体の位置と緩衝液の位置と
   の相対距離の対濃度配置により生ずるグラフのパターン
   より判定することを特徴とする物質の生理活性判定方法
   。 ２、レーザー光透過性材質のセルの液体収容室に対応す
   る前後部位にレーザー光透過部を有し、かつセルを囲む
   よう構成した放射熱供給壁を有する放射熱供給槽を配置
   し、上記セルは該放射熱供給壁とは断熱的に支持されて
   いることを特徴とする生理活性判定装置。