(57)【要約】【課題】赤外分光法における透過法を用いて、細胞の代謝産物又は体液の性状を容易に判定することができる代謝産物分析方法及び代謝産物分析装置を提供すること。【解決手段】赤外光を透過可能な窓部２１，２２を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長Ｌが０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部２０を備えるセル２を用いて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで、体液又は細胞の代謝産物濃度値の測定を行い、第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値ＮＮに対する第１測定代謝産物濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＮ）が所定の第１比率Ｒ１以上の場合に、測定した細胞の代謝産物又は体液の性状を判定する第１判定工程を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を透過可能な窓部を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部を備えるセルを用いて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで、細胞又は体液の代謝産物濃度値の測定を行い、
測定波数が伸縮振動に帰属される所定の第１波数において測定された第１測定代謝産物濃度値について、前記第１波数において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第１比率以上の場合に、測定した細胞の代謝産物又は体液の性状を判定する第１判定工程を備える代謝産物分析方法。
【請求項２】
赤外光を透過可能な窓部を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部を備えるセルを用いて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで、細胞又は体液の代謝産物濃度値の測定を行い、
測定波数が１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の第１波数において測定された第１測定代謝産物濃度値について、前記第１波数において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第１比率以上の場合に、測定した細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第１判定工程を備える代謝産物分析方法。
【請求項３】
前記第１判定工程の前に実行される第２判定工程であって、測定波数が１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の第２波数において測定された第２測定代謝産物濃度値について、前記第２波数において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られない場合に、前記第１判定工程に移行し、前記ピーク波形が得られた場合に、測定した細胞又は体液について癌が陽性であると判定する第２判定工程を備える請求項２に記載の代謝産物分析方法。
【請求項４】
前記第１判定工程において癌が擬陽性であると判定された後に実行される第３判定工程であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第２比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第３判定工程を備える請求項２又は３に記載の代謝産物分析方法。
【請求項５】
前記第１判定工程において癌が擬陽性ではないと判定された後に実行される第４判定工程であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第３比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が陰性であると判定する第４判定工程を備える請求項２又は３に記載の代謝産物分析方法。
【請求項６】
前記代謝産物は、乳酸である請求項１から５のいずれかに記載の代謝産物分析方法。
【請求項７】
赤外光を透過可能な窓部を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部を備えるセルと、
前記セルの内部に収容された体液又は細胞に対して赤外光を照射する光源部と、
前記光源部から照射され、前記セルの内部に収容された細胞又は体液を透過した赤外光を検出する光検出部と、
前記光検出部により検出された赤外光に基づいて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで細胞又は体液の代謝産物濃度値の測定を行う濃度測定部と、
測定波数が１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の第１波数において測定された第１測定代謝産物濃度値について、前記第１波数において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第１比率以上の場合に、測定した細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第１判定工程を実行する第１判定部と、を備える代謝産物分析装置。
【請求項８】
前記第１判定部の前記第１判定工程による判定動作の前に判定動作を実行する第２判定部であって、測定波数が１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の第２波数において測定された第２測定代謝産物濃度値について、前記第２波数において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られない場合に、前記第１判定部が実行する前記第１判定工程に移行し、前記ピーク波形が得られた場合に、測定した細胞又は体液について癌が陽性であると判定する第２判定工程を実行する第２判定部を更に備える請求項７に記載の代謝産物分析装置。
【請求項９】
前記第１判定部の前記第１判定工程において癌が擬陽性であると判定された後に判定動作を実行する第３判定部であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第２比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第３判定工程を実行する第３判定部を備える請求項７又は８に記載の代謝産物分析装置。
【請求項１０】
前記第１判定部の前記第１判定工程において癌が擬陽性ではないと判定された後に判定動作を実行する第４判定部であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第３比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が陰性であると判定する第４判定工程を実行する第４判定部を備える請求項７又は８に記載の代謝産物分析装置。
【請求項１１】
前記代謝産物は、乳酸である請求項７から１０のいずれかに記載の代謝産物分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外分光法における透過法を用いて細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を測定し、細胞の代謝産物又は体液の性状を判定する代謝産物分析方法及び代謝産物分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外分光法を用いて、乾燥した細胞の赤外吸収スペクトルを測定して、乾燥した状態の細胞の性状を分析する分析方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
これに対して、細胞を生きたままで非侵襲で分析するために、出願人は、細胞の培養液中に浸した生きた細胞を、透過性の窓部を有する光路長が短いセルに収容して、赤外分光法における透過法を用いて、生きた細胞のままで、赤外吸収スペクトルを測定することを行っている。出願人は、癌細胞と細胞の代謝産物である乳酸とを、赤外分光法を用いて赤外吸収スペクトルを測定して比較した場合に、赤外吸収スペクトルが似ている波数領域が存在することを知見した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１１−５０２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出願人は、癌細胞と細胞の代謝産物である乳酸とについて、互いの赤外吸収スペクトが似ている波数領域が存在することを知見した。そのため、赤外分光法における透過法を用いて、細胞の代謝産物の赤外吸収スペクトを利用して、生きた細胞のままで、細胞の培養液（培地）中の細胞の代謝産物の性状を容易に判定して分析することが望まれる。
また、細胞だけでなく、唾液、汗、尿、血液、血漿などの体液についても、赤外分光法における透過法を用いて、体液の性状を容易に判定して分析することが望まれる。
【０００５】
本発明は、赤外分光法における透過法を用いて、細胞の代謝産物又は体液の性状を容易に判定することができる代謝産物分析方法及び代謝産物分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、赤外光を透過可能な窓部を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部を備えるセルを用いて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで、細胞又は体液の代謝産物濃度値の測定を行い、測定波数が伸縮振動に帰属される所定の第１波数において測定された第１測定代謝産物濃度値について、前記第１波数において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第１比率以上の場合に、測定した細胞の代謝産物又は体液の性状を判定する第１判定工程を備える代謝産物分析方法に関する。
【０００７】
また、本発明は、赤外光を透過可能な窓部を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部を備えるセルを用いて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで、細胞又は体液の代謝産物濃度値の測定を行い、測定波数が１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の第１波数において測定された第１測定代謝産物濃度値について、前記第１波数において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第１比率以上の場合に、測定した細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第１判定工程を備える代謝産物分析方法に関する。
【０００８】
また、前記第１判定工程の前に実行される第２判定工程であって、測定波数が１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の第２波数において測定された第２測定代謝産物濃度値について、前記第２波数において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られない場合に、前記第１判定工程に移行し、前記ピーク波形が得られた場合に、測定した細胞又は体液について癌が陽性であると判定する第２判定工程を備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記第１判定工程において癌が擬陽性であると判定された後に実行される第３判定工程であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第２比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第３判定工程を備えることが好ましい。
【００１０】
また、前記第１判定工程において癌が擬陽性ではないと判定された後に実行される第４判定工程であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第３比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が陰性であると判定する第４判定工程を備えることが好ましい。
【００１１】
また、前記代謝産物は、乳酸であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、赤外光を透過可能な窓部を有する収容部であって、細胞の水溶液、体液などの分析対象液を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部を備えるセルと、前記セルの内部に収容された細胞又は体液に対して赤外光を照射する光源部と、前記光源部から照射され、前記セルの内部に収容された体液又は細胞を透過した赤外光を検出する光検出部と、前記光検出部により検出された赤外光に基づいて、水溶液中の細胞の代謝産物の吸光度又は体液の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで細胞又は体液の代謝産物濃度値の測定を行う濃度測定部と、測定波数が１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の第１波数において測定された第１測定代謝産物濃度値について、前記第１波数において予め測定された正常な細胞又は体液の代謝産物濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第１比率以上の場合に、測定した細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第１判定工程を実行する第１判定部と、を備える代謝産物分析装置に関する。
【００１３】
また、前記第１判定部の前記第１判定工程による判定動作の前に判定動作を実行する第２判定部であって、測定波数が１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の第２波数において測定された第２測定代謝産物濃度値について、前記第２波数において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られない場合に、前記第１判定部が実行する前記第１判定工程に移行し、前記ピーク波形が得られた場合に、測定した細胞又は体液について癌が陽性であると判定する第２判定工程を実行する第２判定部を更に備えることが好ましい。
【００１４】
また、前記第１判定部の前記第１判定工程において癌が擬陽性であると判定された後に判定動作を実行する第３判定部であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第２比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が擬陽性であると判定する第３判定工程を実行する第３判定部を備えることが好ましい。
【００１５】
また、前記第１判定部の前記第１判定工程において癌が擬陽性ではないと判定された後に判定動作を実行する第４判定部であって、所定の前記第１波数において測定された前記第１測定代謝産物濃度値について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数において測定された測定基準濃度値に対する前記第１測定代謝産物濃度値の比率が所定の第３比率以下の場合に、細胞又は体液について癌が陰性であると判定する第４判定工程を実行する第４判定部を備えることが好ましい。
【００１６】
また、前記代謝産物は、乳酸であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、赤外分光法における透過法を用いて、体液又は細胞の代謝産物の性状を容易に判定することができる代謝産物分析方法及び代謝産物分析装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る代謝産物分析装置１の全体構成を示す断面図である。
【図２】赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフであって、（Ａ）は正常細胞、（Ｂ）は密な正常細胞、（Ｃ）は癌細胞、（Ｄ）は乳酸の赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフである。
【図３】乳酸の赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフであって、ｐＨ値を変化させた場合のグラフである。
【図４】乳酸濃度値と赤外吸収スペクトルにおける吸光度との関係（線形性）を示すグラフである。
【図５】細胞の代謝産物の赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフであって、（Ａ）は壊死寸前の癌細胞、（Ｂ）は癌細胞、（Ｃ）は密な正常細胞、（Ｄ）は正常細胞の波形を示すグラフである。
【図６】細胞の代謝産物の性状を判定するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る代謝産物分析装置１の全体構成を示す断面図である。図２は、赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフであって、（Ａ）は正常細胞、（Ｂ）は密な正常細胞、（Ｃ）は癌細胞、（Ｄ）は乳酸の赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフである。図３は、乳酸の赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフであって、ｐＨ値を変化させた場合のグラフである。図４は、乳酸濃度値と赤外吸収スペクトルにおける吸光度との関係（線形性）を示すグラフである。図５は、細胞の代謝産物の赤外吸収スペクトルの波形を示すグラフであって、（Ａ）は壊死寸前の癌細胞、（Ｂ）は癌細胞、（Ｃ）は密な正常細胞、（Ｄ）は正常細胞の波形を示すグラフである。
【００２０】
本実施形態の代謝産物分析装置１は、赤外分光法における透過法を用いて、光学セル２に収容された培養液（水溶液、分析対象液）１０中の細胞１１の代謝産物の性状を、生きた細胞のままで、細胞を傷付けず（非侵襲）に測定して分析する装置である。本実施形態においては、細胞１１の代謝産物は、例えば、乳酸である。乳酸は、イオン化していないものと、イオン化した乳酸イオンとの混合物の形で存在する。
【００２１】
図１に示すように、代謝産物分析装置１は、光学セル２（セル）と、光学セル２を保持する保持プレート３と、光源部４と、光検出器５（光検出部）と、制御部６と、を備える。光学セル２は、保持プレート３に保持される。
【００２２】
光学セル２は、上窓板２１（窓部）と、上窓板２１の下方に配置され上窓板２１の下面から離間して配置される下窓板２２（窓部）と、上窓板２１及び下窓板２２の縁部において上窓板２１及び下窓板２２の間に配置されるスペーサ部材２３と、を有する。
【００２３】
上窓板２１及び下窓板２２は、板状に形成され、互いに平行に配置される。
上窓板２１及び下窓板２２は、赤外光を透過可能な材料で形成される。例えば、上窓板２１及び下窓板２２は、１０００ｃｍ−１以上の波数領域の赤外光を透過する材料であればよい。例えば、本実施形態では、上窓板２１及び下窓板２２の材料の材質は、フッ化カルシウムである。なお、上窓板２１及び下窓板２２の材料の材質は、フッ化カルシウムに限定されず、例えば、ダイヤモンドや、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）や、硫化亜鉛（ＺｎＳ）などであってもよい。
【００２４】
上窓板２１、下窓板２２及びスペーサ部材２３で囲まれる部分（空間）は、収容部２０を構成する。収容部２０は、密閉空間を構成し、培養液１０に浸した状態の細胞１１及び培養液１０を収容する。
【００２５】
光学セル２の収容部２０に収容される培養液１０は、生きた細胞１１を生きた状態で培養できるように、酸素の量やｐＨ値を調整する二酸化炭素の量や水温などが調整された培養液である。培養液１０は、例えば、５ｖｏｌ％濃度のＣＯ２ガスが溶け込んだ培地（培養液）などを主体に構成される。このように、生きた細胞１１は、収容部２０の内部の培養液１０中において、生きた状態で培養される。
【００２６】
光学セル２には、光源部４（後述）から、上方から下方に向けて、赤外光が照射される。赤外光は、収容部２０の上窓板２１及び下窓板２２を上下方向に貫通する。そのため、収容部２０における上窓板２１の下面と下窓板２２の上面との間隔は、赤外分光法における赤外光の光路長Ｌとなる。
【００２７】
光路長Ｌは、培養液１０への赤外分光の吸収の影響が少なく赤外分光法における透過法の測定が可能な程度の短い長さで形成される。本実施形態においては、光路長Ｌは、例えば、１２μｍである。なお、光路長Ｌは、１２μｍに限定されず、例えば、０．５〜５０μｍの間の所定長さが採用される。光路長Ｌは、例えば、光源部４による光の強度などにより設定される。
【００２８】
光源部４は、光学セル２の上方に配置される。光源部４は、収容部２０に収容された細胞１１に対して、赤外光を照射する。光源部４の光の強度は、培養液１０及び細胞１１を透過できる強度であると共に、細胞１１に損傷等の影響を与えない強度である。
光検出器５は、光学セル２の下方に配置される。光検出器５は、光源部４から照射され光学セル２の内部に収容された細胞１１を透過した赤外光を検出する。
光源部４から出射された赤外光は、上窓板２１、培養液１０、細胞１１、下窓板２２を透過して、光検出器５により検出される。光検出器５により検出された赤外光による赤外吸収スペクトル信号は、制御部６へ送信される。
【００２９】
本発明は、乳酸と、癌細胞とが、赤外吸収スペクトルにおける所定の波数で同じ傾向のピークを有するという観点から、所定の波数の赤外吸収スペクトルにおける吸光度を検出して、細胞の性状を判定するものである。本実施形態においては、光学セル２の収容部２０に収容された細胞１１の代謝産物である乳酸について、赤外分光法における透過法を用いて、細胞１１の乳酸の吸光度を測定して、細胞１１の性状を判定する。
以下に、細胞の乳酸濃度値を本発明の判定に利用可能であることについて詳細に説明する。
【００３０】
具体的には、赤外分光装置を使用して、生きた細胞（マウス：ＮＩＨ３Ｔ３株，ＭＣＡ２０５株）の赤外吸収スペクトルを測定した結果、図２に示すように、「（Ａ）正常細胞」、「（Ｂ）密な正常細胞」（細胞密度が高い正常細胞）、「（Ｃ）癌細胞」は、１６６０ｃｍ−１付近においてＡｍｉｄｅＩ（Ｃ＝Ｏ伸縮振動）の吸収ピークが存在し、１５５０ｃｍ−１付近においてＡｍｉｄｅＩＩ（Ｎ−Ｈ変角振動）の吸収ピークが存在する。なお、密な正常細胞は、癌の擬陽性を想定したサンプルとして使用している。この理由は以下の通りである。密な正常細胞は、細胞が密になることによって酸欠状態となり、代謝が好気性解糖から嫌気性解糖へと変化したことにより乳酸が観測される。癌化とは本質的には別だが、密な正常細胞の赤外吸収スペクトルの吸収ピークは、細胞が異常に増殖している箇所という意味では、嫌気性解糖を常に行っている癌の部位と同じ結果が得られる。そのため、密な正常細胞を、癌の擬陽性を想定したサンプルとして使用している。
また、図２に示すように、「（Ｂ）密な正常細胞」、「（Ｃ）癌細胞」においては、１０４０〜１０５０ｃｍ−１付近の低波数において、スペクトルの微細構造に差異があり、Ｃ−Ｏ伸縮振動に帰属するピークが存在することが確認された。
【００３１】
ここで、１０４０〜１０５０ｃｍ−１付近のＣ−Ｏ伸縮振動に対応する分子で、「（Ｃ）癌細胞」、「（Ｂ）密な正常細胞」に共通する生体物質として、図２に示す「（Ｄ）乳酸」が候補として挙がった。
通常、赤外吸収スペクトルによる乳酸の定量で用いる特徴的なＣ＝Ｏ伸縮振動（波数１７３０ｃｍ−１）は、生体に近いｐＨの状態では、プロトンが解離した乳酸イオンへと変化している。そのため、乳酸は、Ｃ＝Ｏの吸収が減少し、ＣＯ２−非対称伸縮振動（波数１５８０ｃｍ−１）となっているはずである。しかし、この波数１５８０ｃｍ−１の吸収ピークはＡｍｉｄｅＩＩが重複するため、定量が困難である。ただし、細胞が壊死するなどして極端にｐＨが低下した場合は乳酸のＣ＝Ｏ伸縮振動（波数１７３０ｃｍ−１）が観測されることは確認されていることから、赤外分光法によって乳酸を検出できることは実証されている。よって、このＣ＝Ｏ，ＣＯ２−に代わる吸収ピークによって乳酸の定量が出来るかを試みた。
【００３２】
ＪＩＳ  Ｋ  ８７２６に規定された乳酸の主要な吸収ピーク（波数：３０００ｃｍ−１，１７４０ｃｍ−１，１４６０ｃｍ−１，１２２０ｃｍ−１，１１３０ｃｍ−１及び１０４０ｃｍ−１）に加え、観測される全ての吸収ピークについて、分子振動のコンピューターシミュレーションと実測を用いて詳細に検証を行った。その結果、図２に示すように、「（Ｄ）乳酸」においては、波数１０４０〜１０５０ｃｍ−１の吸収は、生体物質（蛋白質、アミノ酸、核酸、リン酸等）の吸収と重複せず、独立した吸収ピークとして観測できることが示された。
【００３３】
また、乳酸のｐＨ値を変化させた場合において、図３に示すように、吸収ピークが、所定の波数において現れる。なお、図３に示す吸収ピークについて、便宜的に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２の番号を付している。また、図３においては、吸収ピークの傾向を視覚的に理解が容易なように、複数の赤外吸収スペクトルの波形を便宜的に１つの図面に表している。各ｐＨ値における波形の原点（０）は、各々を別々に示しており、図３における各波形のボトム値の近傍において「０」（原点）を示している。
【００３４】
図３に示すように、乳酸のｐＨ値を変化させた場合に、波数１０５０ｃｍ−１付近（図３におけるピークＮｏ．１２）の吸収は、生体に近いｐＨ領域（ｐＨ値：５〜１０）では、吸収強度のｐＨ依存が見られないことから、乳酸のマーカーとして使用することが適している。ｐＨ値が５以下（癌による組織の酸性化）になると、波数１０５０ｃｍ−１付近の吸収は相対的に強度が減じられる。しかし、この状態になると、図３に示すように、波数１７３０ｃｍ−１付近（図３におけるピークＮｏ．１）において、特にｐＨ値３．９４〜２．４４付近において、乳酸イオンに解離していない乳酸分子のＣ＝Ｏ伸縮振動がＡｍｉｄｅＩのショルダーから顕在化して吸収ピークとして現れることが、実験により検証された。
【００３５】
ここで、癌細胞と乳酸量との関係について、補足的に説明する。
細胞がグルコースを分解してＡＴＰ（アデノシン三リン酸）を得る際は、好気性解糖、嫌気性解糖の２種類の代謝機構を持ち、通常は好気性解糖を優先的に行っているため、乳酸は殆ど生成しない。しかし、癌細胞は大量のエネルギーを消費して増殖を続けるため、嫌気性解糖が常に亢進することで大量の乳酸を生成しており、細胞・組織のｐＨ値が低下している。このことは、ワールブルグ効果と呼ばれ、癌細胞・組織が示す特徴の一つであると知られている。従って、従来より、所定の細胞・組織の乳酸濃度あるいは所定の細胞・組織の乳酸濃度に起因するｐＨ値の低下を、癌化しているか否かの指標として使用することができることが知られている。
出願人は、ＭＣＡ２０５、Ｃｏｌｏ２６、Ｂ１６というマウスの繊維芽肉腫細胞株、大腸癌細胞株、メラノーマ細胞株において、乳酸の生成を確認し、細胞密度を高くして、酸素不足に陥った正常細胞（ＮＩＨ３Ｔ３）においても嫌気性解糖による乳酸の生成を確認した。
【００３６】
以上のように、癌細胞と乳酸の乳酸濃度とは関連性があることが知見される。そのため、出願人は、Ｃ−Ｏ伸縮振動に対応する分子で、癌細胞、密な正常細胞に共通する生体物質として、細胞１１の代謝産物としての乳酸を用いることとした。その結果、赤外分光法における透過法を用いて、乳酸の赤外吸収スペクトルを測定して、吸光度に基づいて、以下に示すように、制御部６において、癌の陽性、癌の擬陽性、癌の陰性の判定を行うことができる。
【００３７】
制御部６は、代謝産物分析装置１の全体を制御する。制御部６は、メモリを含んで構成される。制御部６のメモリには、例えば、後述する第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮ（正常な細胞の代謝産物濃度値）や、各判定工程の判定の閾値となる各比率や、代謝産物分析装置１の動作に関する各種プログラムなどが記憶されている。制御部６は、濃度測定部６１と、第１判定部６２と、第２判定部６３と、第３判定部６４と、第４判定部６５と、を有する。
【００３８】
濃度測定部６１は、光検出器５により検出された赤外光の赤外吸収スペクトルに基づいて、細胞培養の環境下において光学セル２に収容される培養液１０中の細胞１１の乳酸の吸光度を、赤外分光法における透過法により測定することで、細胞１１の代謝産物濃度値の測定を行う。なお、本実施形態においては、濃度測定部６１は、細胞１１の代謝産物の代謝産物濃度値として乳酸濃度値の測定を行う。
【００３９】
ここで、赤外分光法において測定された赤外光の吸光度と乳酸濃度値との関係について説明する。
図４に示すグラフのように、実験により、赤外光の吸光度と乳酸濃度値とは、乳酸濃度値が１０００ｍｍｏｌ／Ｌ以下の範囲において、線形性を有することが確かめられている。例えば、図４に示すように、図３におけるピークＮｏ．「１」、「１０」、「９」、「８」、「１２」、「５」、「３」が存在する波数においては、乳酸アシドーシスに代表される代謝異常があるかを判定可能な５〜５０ｍｍｏｌ／Ｌの間の範囲においては、線形性を有し、定量可能である。本発明においても、この５〜５０ｍｍｏｌ／Ｌの間の範囲を主な判定範囲としている。
よって、本発明において、濃度測定部６１は、赤外吸収スペクトルの吸光度を測定し、吸光度と乳酸濃度値とを対応付けることで、細胞の代謝産物の乳酸濃度値を測定することができる。
【００４０】
第２判定部６３は、癌の陽性を判定する陽性判定工程（第２判定工程）を実行する。第２判定部６３は、第１判定部６２（後述）における第１擬陽性判定工程（第１判定工程）（後述）による判定動作の前に判定動作が実行される。第２判定部６３による陽性判定工程（第２判定工程）では、図５に示す「（Ａ）壊死寸前の癌細胞」の波形の第２波数Ｈ２において所定のピーク波形が得られた場合に、癌の陽性を判定する。詳細には、第２判定部６３は、測定波数が第２波数Ｈ２において測定された第２測定乳酸濃度値（第２測定代謝産物濃度値）について、第２波数Ｈ２において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られた場合に、測定した細胞について癌が陽性であると判定し、第２波数Ｈ２において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られない場合に、第１判定部６２が実行する第１擬陽性判定工程（第１判定工程）に移行する。
【００４１】
本実施形態においては、第２波数Ｈ２は、伸縮振動に帰属される波数である。第２波数Ｈ２は、１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の波数であり、好ましくは、１７１０〜１７５０ｃｍ−１の間の所定の波数であり、より好ましくは、１７１５〜１７４５ｃｍ−１の間の所定の波数である。なお、本実施形態においては、第２波数Ｈ２は、１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の全ての領域の波数を意味するのではなく、所定の特定の一波数であって例えば１７３０ｃｍ−１などを意味し、例えば、赤外吸収スペクトルの吸収ピークの頂点又は頂点近傍における所定の特定の一波数である。
【００４２】
また、第２判定部６３は、ピーク波形の判定について、例えば、第２波数Ｈ２の判定領域の吸収スペクトルの一階微分において、正から負、又は、負から正になる点がない場合は、ピーク波形が存在しないという判定を行う。また、正から負、又は、負から正になる点がある場合には、ピーク波形が存在するという判定を行う。なお、この場合には、ピーク波形がショルダー形状の場合には、ピーク波形が存在しないと判定する。なお、ピーク波形の判定の方法は、一例であり、この方法に制限されない。
【００４３】
第１判定部６２は、癌の擬陽性を判定する第１擬陽性判定工程（第１判定工程）を実行する。第１判定部６２における第１擬陽性判定工程は、癌の擬陽性を粗く（簡易的に）判定する工程である。本実施形態においては、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）は、癌の可能性があるか否かについて、後の判定工程において詳細に判定する前に、スクリーニング（ふるい分け）を実行する判定工程である。
【００４４】
具体的には、第１判定部６２は、測定波数が所定の第１波数Ｈ１において測定された第１測定乳酸濃度値Ｎ１（第１測定代謝産物濃度値）について、第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮ（正常な細胞の代謝産物濃度値）に対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１（第１測定代謝産物濃度値）の比率（Ｎ１／ＮＮ）が所定の第１比率Ｒ１以上の場合に、測定した細胞について癌が擬陽性であると判定する。予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮ及び所定の第１比率Ｒ１は、制御部６のメモリ（図示せず）に記憶されている。所定の第１比率Ｒ１は、測定した細胞について癌が擬陽性であると判断できる下限の比率が設定される。
【００４５】
本実施形態においては、第１波数Ｈ１は、伸縮振動に帰属される波数である。第１波数Ｈ１は、１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の波数であり、好ましくは、１０３０〜１０７０ｃｍ−１の間の所定の波数であり、より好ましくは、１０３５〜１０６５ｃｍ−１の間の所定の波数である。なお、本実施形態においては、第１波数Ｈ１は、１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の全ての領域の波数を意味するのではなく、所定の特定の一波数であって例えば１０５０ｃｍ−１などを意味し、例えば、赤外吸収スペクトルの吸収ピークの頂点又は頂点近傍における所定の特定の一波数である。
【００４６】
第３判定部６４は、第１判定部６２の第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性であると判定された後に、癌の擬陽性を判定する第２擬陽性判定工程（第３判定工程）を実行する。第３判定部６４の第２擬陽性判定工程（第３判定工程）は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において擬陽性であると判定された場合に、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）の後に、癌の擬陽性を詳細に判定する工程である。
【００４７】
第３判定部６４は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性であると判定されたことを前提にして、所定の第１波数Ｈ１において測定された第１測定乳酸濃度値Ｎ１（第１測定代謝産物濃度値）について、測定波数が所定の基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１（第１測定代謝産物濃度値）の比率（Ｎ１／ＮＫ）が所定の第２比率Ｒ２以下の場合に、細胞について癌が擬陽性であると判定する。所定の第２比率Ｒ２は、制御部６のメモリ（図示せず）に記憶されている。所定の第２比率Ｒ２は、測定した細胞について癌が擬陽性であると判断できる上限の比率が設定される。
【００４８】
第４判定部６５は、第１判定部６２の第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性ではないと判定された後に、癌の擬陽性を判定する第３擬陽性判定工程（第４判定工程）を実行する。第４判定部６５の第３擬陽性判定工程（第４判定工程）は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において擬陽性ではないと判定された場合に、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）の後に、癌の擬陽性を詳細に判定する工程である。
【００４９】
第４判定部６５は、第１判定部６２の第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性ではないと判定された後に実行される。第４判定部６５は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性ではないと判定されたことを前提にして、所定の第１波数Ｈ１において測定された第１測定乳酸濃度値Ｎ１（第１測定代謝産物濃度値）について、測定波数が所定の基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１（第１測定代謝産物濃度値）の比率（Ｎ１／ＮＫ）が所定の第３比率Ｒ３以下の場合に、細胞について癌が陰性であると判定する。所定の第３比率Ｒ３は、制御部６のメモリ（図示せず）に記憶されている。所定の第３比率Ｒ３は、測定した細胞について癌が陰性であると判断できる上限の比率が設定される。
【００５０】
本実施形態においては、第３判定部６４及び第４判定部６５において用いられる所定の基準値測定波数ＨＫは、１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の波数であり、好ましくは、１０５０〜１１１０ｃｍ−１の間の所定の波数であり、より好ましくは、１０４５〜１１０５ｃｍ−１の間の所定の波数である。なお、本実施形態においては、基準値測定波数ＨＫは、１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の全ての領域の波数を意味するのではなく、所定の特定の一波数で例えば１０９０ｃｍ−１などを意味し、例えば、赤外吸収スペクトルの吸収ピークの乳酸濃度値の頂点又は頂点近傍における所定の特定の一波数である。
【００５１】
ここで、第３判定部６４及び第４判定部６５の判定において、基準値測定波数ＨＫにおける吸収ピークを基準値として採用した理由は、以下の通りである。
基準値測定波数ＨＫにおける吸収ピークは、図３に示すピークＮｏ．１１が存在する波数における吸収ピークである。図３に示すピークＮｏ．１１は、乳酸単体でも存在する。しかし、ピークＮｏ．１１は、細胞の吸収スペクトルを測定した場合に、他に大量に存在する生体分子のＣ−Ｏ伸縮振動による吸収が重畳する。そのため、ピークＮｏ．１１では、正常な細胞と異常な細胞との識別が困難となる。
出願人は、基準値測定波数ＨＫにおける吸収ピークについて、図３に示すピークＮｏ．１１を乳酸量の多いか少ないかの基準として用いることで、正常な細胞と異常な細胞とを識別することが可能であることを見い出した。よって、第３判定部６４及び第４判定部６５の判定において、乳酸のｐＨ値を変化させた場合において変動が少ないピークＮｏ．１１が存在する波数（基準値測定波数ＨＫ）における吸収ピークの乳酸濃度値を、基準値として採用している。
【００５２】
次に、代謝産物分析装置１の動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、細胞の代謝産物の性状を判定するためのフローチャートである。
【００５３】
まず、図６に示すステップＳ１において、第２判定部６３は、陽性判定工程（第２判定工程）を実行する。陽性判定工程においては、第２波数Ｈ２において、赤外吸収スペクトルの吸収ピーク波形の有無を判定する。第２波数Ｈ２は、１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の波数である。第２判定部６３は、吸収ピーク波形の判定について、例えば、第２波数Ｈ２の判定領域の吸収スペクトルの一階微分において、正から負、又は、負から正になる点がない場合は、ピーク波形が存在しないという判定を行う。また、正から負、又は、負から正になる点がある場合には、ピーク波形が存在するという判定を行う。なお、この場合には、ピーク波形がショルダー形状の場合には、ピーク波形が存在しないと判定する。
【００５４】
第２波数Ｈ２において、赤外吸収スペクトルの吸収ピーク波形が存在すると判定された場合には、処理はステップＳ２に移行し、ステップＳ２において細胞の代謝産物を「陽性」と判定して処理は終了する。一方、第２波数Ｈ２において、赤外吸収スペクトルの吸収ピーク波形が存在しないと判定された場合には、処理はステップＳ３に移行する。
【００５５】
本実施形態においては、例えば、図５に示す「（Ａ）壊死寸前の癌細胞」について、第２波数Ｈ２（１７４０ｃｍ−１）において、吸収ピーク波形が存在すると判定され、ステップＳ２に移行し、ステップＳ２において細胞の代謝産物を「陽性」と判定して処理は終了する。一方、図５に示す「（Ｂ）癌細胞」、「（Ｃ）密な正常細胞」、「（Ｄ）正常細胞」について、第２波数Ｈ２（１７４０ｃｍ−１）において、吸収ピーク波形が存在しないと判定され、処理はステップＳ３に移行する。
【００５６】
ステップＳ３において、濃度測定部６１は、第１波数Ｈ１において、第１測定乳酸濃度値Ｎ１を測定する。第１波数Ｈ１は、１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の波数である。濃度測定部６１は、第１波数Ｈ１において、赤外分光法における吸光度を測定することで、吸光度を乳酸濃度値に換算する。
【００５７】
ステップＳ４において、濃度測定部６１は、基準値測定波数ＨＫにおいて、測定基準濃度値ＮＫを測定する。基準値測定波数ＨＫは、１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の波数である。濃度測定部６１は、基準値測定波数ＨＫにおいて、赤外分光法における吸光度を測定することで、吸光度を乳酸濃度値に換算する。
【００５８】
ステップＳ５において、第１判定部６２は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）を実行する。第１判定部６２による第１擬陽性判定工程は、癌の擬陽性を粗く（簡易的に）判定する工程である。第１判定部６２は、第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＮ）が所定の第１比率Ｒ１以上であるか否かを判定する。所定の第１比率Ｒ１は、測定した細胞について癌が擬陽性であると判断できる下限の比率が設定される。比率（Ｎ１／ＮＮ）が第１比率Ｒ１以上の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ６へ移行する。比率（Ｎ１／ＮＮ）が第１比率Ｒ１未満である場合（ＮＯ）は、ステップＳ８へ移行する。
【００５９】
本実施形態においては、図５に示す「（Ｂ）癌細胞」については、比率（Ｎ１ｂ／ＮＮｂ）が第１比率Ｒ１以上（（Ｎ１ｂ／ＮＮｂ）≧Ｒ１）（ＹＥＳ）であり、処理は、ステップＳ６へ移行する。一方、図５に示す「（Ｃ）密な正常細胞」については、比率（Ｎ１ｃ／ＮＮｃ）が第１比率Ｒ１未満（（Ｎ１ｃ／ＮＮｃ）＜Ｒ１）（ＮＯ）であり、ステップＳ８へ移行する。「（Ｄ）正常細胞」については、比率（Ｎ１ｄ／ＮＮｄ）が第１比率Ｒ１未満（（Ｎ１ｄ／ＮＮｄ）＜Ｒ１）（ＮＯ）であり、ステップＳ８へ移行する。
【００６０】
ステップＳ５において比率（Ｎ１／ＮＮ）が第１比率Ｒ１以上（ＹＥＳ）の場合におけるステップＳ６において、第３判定部６４は、第２擬陽性判定（第３判定工程）を実行する。第３判定部６４の第２擬陽性判定工程（第３判定工程）は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において擬陽性であると判定された場合（ステップＳ５、ＹＥＳ）に、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）の後に、癌の擬陽性を詳細に判定する工程である。
【００６１】
第３判定部６４は、基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＫ）が所定の第２比率Ｒ２以下であるか否かを判定する。所定の第２比率Ｒ２は、測定した細胞について癌が擬陽性であると判断できる上限の比率が設定される。比率（Ｎ１／ＮＫ）が第２比率Ｒ２以下の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ７へ移行して、ステップＳ７において癌の「疑陽性」を判定して処理は終了する。比率（Ｎ１／ＮＫ）が第２比率Ｒ２よりも大きい場合（ＮＯ）は、ステップＳ７へ移行して、ステップＳ７において癌の「陽性」を判定して処理は終了する。
【００６２】
具体的には、本実施形態においては、図５に示すように、「（Ｂ）癌細胞」の場合には、例えば、基準値測定波数ＨＫを１０８７ｃｍ−１として、測定基準濃度値ＮＫｂを測定した。また、例えば、第１波数Ｈ１を１０４５ｃｍ−１として、第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｂを測定した。この場合に、測定基準濃度値ＮＫｂに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｂの比率（Ｎ１ｂ／ＮＫｂ）は、例えば、１．００である。ここで、第１判定部６２による第１擬陽性判定工程において第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＮ）が所定の第１比率Ｒ１以上であると判定された後に実行される第２擬陽性判定（第３判定工程）において、第２比率Ｒ２が０．７０以下の場合に癌が擬陽性であることが実験により検証されている。そのため、例えば、癌が擬陽性である場合の第２比率Ｒ２の閾値を０．７０に設定しており、第２擬陽性判定（第３判定工程）においては、第３判定部６４は、例えば、第３比率Ｒ３が０．７０以下の場合に癌の擬陽性を判定する。制御部６のメモリには、例えば、第２比率Ｒ２の閾値として０．７０が記憶されている。
【００６３】
本実施形態においては、例えば、図５に示す「（Ｂ）癌細胞」の場合に、ステップＳ６において、測定基準濃度値ＮＫｂに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｂの比率（（Ｎ１ｂ／ＮＫｂ）＝１．００）は、第２比率Ｒ２（０．７０）よりも大きい（（Ｎ１ｂ／ＮＫｂ）＞０．７（Ｒ２））（ステップＳ６、ＮＯ）。これにより、処理は、ステップＳ７へ移行して、ステップＳ７において癌の「擬陽性」を判定して終了する。
【００６４】
ステップＳ５において比率（Ｎ１／ＮＮ）が第１比率Ｒ１未満（ＮＯ）の場合におけるステップＳ８において、第４判定部６５は、第３擬陽性判定（第４判定工程）を実行する。第４判定部６５の第３擬陽性判定工程（第４判定工程）は、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において擬陽性ではないと判定された場合（ステップＳ５、ＮＯ）に、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）の後に、癌の擬陽性を詳細に判定する工程である。
【００６５】
第４判定部６５は、基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＫ）が第３比率Ｒ３以下であるか否かを判定する。所定の第３比率Ｒ３は、測定した細胞について癌が陰性であると判断できる上限の比率が設定される。比率（Ｎ１／ＮＫ）が第３比率Ｒ３以下の場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ９へ移行して、ステップＳ９において癌の「陰性」を判定して処理は終了する。比率（Ｎ１／ＮＫ）が第３比率Ｒ３よりも大きい場合（ＮＯ）は、ステップＳ７へ移行して、ステップＳ７において癌の「擬陽性」を判定して処理は終了する。
【００６６】
具体的には、本実施形態においては、図５に示すように、「（Ｃ）密な正常細胞」及び「（Ｄ）正常細胞」の場合には、例えば、基準値測定波数ＨＫを１０８７ｃｍ−１として、測定基準濃度値ＮＫｃ、ＮＫｂを測定した。また、例えば、第１波数Ｈ１を１０４５ｃｍ−１として、第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｃ、Ｎ１ｂを測定した。この場合に、図５に示す「（Ｃ）密な正常細胞」の場合には、測定基準濃度値ＮＫｃに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｃの比率（Ｎ１ｃ／ＮＫｃ）は、例えば、０．５１である。また、図５に示す「（Ｄ）正常細胞」の場合には、測定基準濃度値ＮＫｄに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｄの比率（Ｎ１ｄ／ＮＫｄ）は、０．４６である。
【００６７】
ここで、第１判定部６２による第１擬陽性判定工程において第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＮ）が所定の第１比率Ｒ１以上であると判定された後に実行される第３擬陽性判定（第４判定工程）において、例えば、第３比率Ｒ３が０．５０以下の場合に癌が陰性であることが実験により検証されている。そのため、第３擬陽性判定（第４判定工程）においては、第４判定部６５は、例えば、第３比率Ｒ３が０．５０以下の場合に癌の陰性を判定する。制御部６のメモリには、例えば、第３比率Ｒ３の閾値として０．５０が記憶されている。
【００６８】
本実施形態においては、例えば、図５に示す「（Ｃ）密な細胞」の場合には、測定基準濃度値ＮＫｃに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｃの比率（（Ｎ１ｃ／ＮＫｃ）＝０．５１）は、第３比率Ｒ３（０．５０）よりも大きい（（Ｎ１ｃ／ＮＫｃ）＝０．５１＞０．５０（Ｒ３））（ステップＳ８、ＮＯ）。これにより、処理は、ステップＳ７へ移行して、ステップＳ７において癌の擬陽性を判定して終了する。
また、図５に示す「（Ｄ）正常細胞」の場合には、測定基準濃度値ＮＫｃに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１ｃの比率（（Ｎ１ｃ／ＮＫｃ）＝０．４６）は、第３比率Ｒ３（０．５０）以下である（（Ｎ１ｃ／ＮＫｃ）＝０．４６≦０．５０（Ｒ３））（ステップＳ８、ＹＥＳ）。これにより、処理は、ステップＳ９へ移行して、ステップＳ９において癌の陰性を判定して終了する。
【００６９】
本実施形態の代謝産物分析装置１によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本実施形態の代謝産物分析装置１は、赤外光を透過可能な上窓板２１及び下窓板２２を有し細胞１１の培養液１０を収容すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部２０を備える光学セル２と、光学セル２の内部に収容された細胞１１に対して赤外光を照射する光源部４と、光源部４から照射され、光学セル２の内部に収容された細胞１１を透過した赤外光を検出する光検出器５と、光検出器５により検出された赤外光に基づいて、培養液１０中の細胞１１の代謝産物の吸光度を赤外分光法における透過法により測定することで細胞１１の乳酸濃度値の測定を行う濃度測定部６１と、測定波数が１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の第１波数Ｈ１において測定された第１測定乳酸濃度値Ｎ１について、第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の代謝産物濃度値ＮＮに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（ＮＮ／Ｎ１）が所定の第１比率Ｒ１以上の場合に、測定した細胞について癌が擬陽性であると判定する第１擬陽性判定工程（第１判定工程）を実行する第１判定部６２と、を備える。
【００７０】
そのため、赤外分光法の透過法を用いて、光学セル２を用いて、第１波数Ｈ１において予め測定された正常な細胞の乳酸濃度値ＮＮに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（ＮＮ／Ｎ１）を第１比率Ｒ１以上であると判定するだけで、癌が擬陽性であることを判定することができる。これにより、細胞について癌が擬陽性であることを、容易に判定できる。その結果、癌化の初期段階や癌とは言えない炎症状態の段階においても、容易に、癌の擬陽性を判定できる。
【００７１】
また、本実施形態の代謝産物分析装置１においては、赤外光を透過可能な上窓板２１及び下窓板２２を有すると共に赤外分光法における赤外光の光路長が０．５〜５０μｍの間の所定長さの収容部２０を備える光学セル２を用いて、培養液１０中の細胞１１の代謝産物の吸光度を、赤外分光法における透過法により測定を行う。そのため、赤外分光法における透過法を用いることで、赤外分光法における反射法を用いるよりも、培養液１０中の細胞１１の代謝産物の吸光度を、高精度で、定量的に測定することができる。
【００７２】
また、本実施形態の代謝産物分析装置１においては、第１判定部６２の第１擬陽性判定工程（第１判定工程）による判定動作の前に判定動作を実行される第２判定部６３であって、第２判定部６３は、測定波数が１６８０〜１７８０ｃｍ−１の間の所定の第２波数Ｈ２において測定された第２測定乳酸濃度値について、第２波数Ｈ２において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られない場合に、第１判定部６２が実行する第１擬陽性判定工程（第１判定工程）に移行し、ピーク波形が得られた場合に、測定した細胞について癌が陽性であると判定する陽性判定工程（第２判定工程）を実行する。
【００７３】
そのため、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）による判定動作を実行する前において、第２波数Ｈ２において赤外吸収スペクトルの所定のピーク波形が得られた場合に、細胞について癌が陽性であると、容易に判定できる。よって、陽性判定工程（第２判定工程）により癌が陽性であると判定された場合には、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）を実行ないでよく、陽性判定工程（第２判定工程）により癌が陽性でないと判定された場合にのみ、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）を実行できる。これにより、全ての細胞について第１擬陽性判定工程（第１判定工程）を実行しなくてよいため、判定動作を簡素化できる。
【００７４】
また、本実施形態の代謝産物分析装置１においては、第１判定部６２の第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性であると判定された後に実行される第３判定部６４であって、所定の第１波数Ｈ１において測定された第１測定乳酸濃度値Ｎ１について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＫ）が所定の第２比率Ｒ２以下の場合に、細胞について癌が擬陽性であると判定する第２擬陽性判定工程（第３判定工程）を実行する第３判定部６４を備える。
そのため、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性であると判定された細胞について、更に詳細に判定することで、精度よく詳細に、細胞について癌が擬陽性であるか陽性であるかについて容易に判定できる。
【００７５】
また、本実施形態の代謝産物分析装置１においては、第１判定部６２の第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性ではないと判定された後に実行される第４判定部６５であって、所定の第１波数Ｈ１において測定された第１測定乳酸濃度値Ｎ１について、測定波数が１０６０〜１１２０ｃｍ−１の間の所定の基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫに対する第１測定乳酸濃度値Ｎ１の比率（Ｎ１／ＮＫ）が所定の第３比率Ｒ３以下の場合に、細胞について癌が陰性であると判定する第３擬陽性判定工程（第４判定工程）を実行する第４判定部６５を備える。
そのため、第１擬陽性判定工程（第１判定工程）において癌が擬陽性ではないと判定された細胞について、更に詳細に判定することで、精度よく詳細に、細胞について癌が擬陽性であるか陰性であるかについて容易に判定できる。
【００７６】
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施形態においては、細胞の代謝産物の濃度を測定して判定を行ったが、これに限定されない。例えば、唾液、汗、尿、血液及び血漿などの体液の濃度を測定して判定を行ってもよい。なお、体液の濃度の測定は、体液のそれ自体の濃度を測定してもよいし、体液を薄めた状態の体液を含む水溶液の濃度を測定してもよい。
【００７７】
また、前記実施形態においては、本発明の判定に利用する細胞の代謝産物を乳酸としたが、これに限定されない。本発明の判定に利用する細胞の代謝産物は、乳酸以外の物質でもよい。細胞の代謝産物としては、例えば、ピルビン酸、アデノシン３リン酸、アデノシン２リン酸などが挙げられる。
【００７８】
前記実施形態においては、癌の陽性、擬陽性、陰性を判定したが、癌化の判定を行うものに限定されない。細胞の代謝産物や体液の性状の判定を行うものであればよい。
【００７９】
前記実施形態においては、代謝産物分析装置において、第１判定部６２でピーク波形の判定を行い、第２判定部６３〜第４判定部６５で代謝産物濃度値の比率に基づいて判定を行うように構成したが、これに限定されない。代謝産物分析装置において第１判定部６２〜第４判定部６５で判定動作を行う判定に代えて、人が判定を行ってもよい。
【００８０】
前記実施形態においては、第３判定部６４及び第４判定部６５の判定に使用される基準濃度値について、基準値測定波数ＨＫにおいて測定された測定基準濃度値ＮＫを基準として、第２比率Ｒ２又は第３比率Ｒ３を算出して、判定を行っているが、これに限定されない。例えば、第３判定部６４及び第４判定部６５の判定に使用される基準濃度値について、１６６０ｃｍ−１付近に存在するＡｍｉｄｅＩの吸収ピークや、１５５０ｃｍ−１付近に存在するＡｍｉｄｅＩＩの吸収ピークなどに基づいた値を用いることもできる。
【００８１】
前記実施形態においては、第１波数を１０２０〜１０８０ｃｍ−１の間の所定の波数としたが、これに限定されない。第１波数は、伸縮振動に帰属する波数であればよい。赤外分光法で測定する中赤外領域において、伸縮振動によるスペクトルの強度は、変角振動によるスペクトルの強度よりも強い。そのため、伸縮振動に帰属する波数において吸光度を測定することは本発明において重要である。
【００８２】
前記実施形態においては、光学セル２の収容部２０に、細胞１１の培養液１０及び細胞１１を収容して、培養液１０中の細胞１１の代謝産物の吸光度を測定したが、これに限定されない。光学セル２の収容部２０に、細胞１１を取り出した状態の培養液１０のみを収容して、培養液１０中の細胞１１の代謝産物の吸光度を測定してもよい。
【００８３】
前記実施形態においては、培養液１０中の生きた細胞１１の代謝産物濃度値を測定したが、これに限定されない。培養液以外の細胞の水溶液の代謝産物濃度値を測定してもよい。培養液以外の細胞の水溶液としては、例えば、培養行為を行うことができない死んだ細胞が浸された水溶液などを挙げることができる。また、例えば、細胞を浸す前の培養液にはなってない栄養液や、代謝産物分析装置の校正時に使用する生理食塩水などの分析対象液の代謝産物濃度値を測定してもよい。代謝産物分析装置の校正時には、生理食塩水における代謝物濃度値がゼロであることを測定して、第１比率がゼロであることで、代謝産物分析装置の校正を行うことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  代謝産物分析装置
２  光学セル（セル）
４  光源
５  光検出器（光検出部）
１０  培養液（水溶液、分析対象液）
１１  細胞
２０  収容部
２１  上窓板（窓部）
２２  下窓板（窓部）
６１  濃度測定部
６２  第１判定部
６３  第２判定部
６４  第３判定部
６５  第４判定部
Ｈ１  第１波数
ＨＫ  基準値測定波数
Ｌ  光路長
Ｎ１  第１測定乳酸濃度値（第１測定代謝産物濃度値）
ＮＮ  正常な細胞の乳酸濃度値（正常な細胞の代謝産物濃度値）
ＮＫ  測定基準濃度値
Ｒ１  第１比率
Ｒ２  第２比率
Ｒ３  第３被率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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