(57)【要約】【課題】対象成分の制限が少なく、かつ被検体の生体としての状態を正確に把握することができ、しかも被検体の周囲の環境についても分析が可能となる生体成分分析方法および装置を提供する。【解決手段】生体である被検体１の成分を分析する方法であって、凍結した被検体１に、０．１〜１０ＴＨｚの電磁波Ｗ１を照射し、被検体１を透過または被検体１で反射した電磁波Ｗ２を検出することにより得られる吸収特性スペクトルに基づいて、被検体１の成分の分布を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体である被検体の成分を分析する方法であって、  
凍結した前記被検体に、０．１〜１０ＴＨｚの電磁波を照射し、前記被検体を透過または反射した電磁波を検出することにより得られる吸収特性スペクトルに基づいて、前記被検体の成分の分布を得ることを特徴とする生体成分分析方法。
【請求項２】
前記電磁波の検出を、前記被検体における位置が異なる複数点で行うことによって前記被検体の成分の分布を得ることを特徴とする請求項１に記載の生体成分分析方法。
【請求項３】
前記被検体の成分の分布を経時的に測定することを特徴とする請求項１または２に記載の生体成分分析方法。
【請求項４】
前記被検体は、少なくとも一部が塩化ナトリウム水溶液に浸漬した状態で、前記塩化ナトリウム水溶液とともに凍結されており、
前記被検体についての前記電磁波の検出とともに、その周囲にある前記塩化ナトリウム水溶液の前記電磁波も検出し、前記成分の分布を得ることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の生体成分分析方法。
【請求項５】
前記被検体は、前記電磁波の照射方向の厚みが０．１〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の生体成分分析方法。
【請求項６】
前記被検体は、前記電磁波の照射方向に交差する面内の最大寸法が３〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の生体成分分析方法。
【請求項７】
前記被検体を凍結させるにあたり、冷却速度を−０．１〜−５℃／秒とし、到達冷却温度を−２００〜０℃とすることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の生体成分分析方法。
【請求項８】
生体である被検体の成分を分析する装置であって、
凍結した前記被検体を載置する載置部と、
前記載置部上の被検体に、０．１〜１０ＴＨｚの電磁波を照射する照射部と、
前記被検体を透過または反射した電磁波を検出する検出部と、
前記検出部で検出された電磁波により得られた吸収特性スペクトルに基づいて前記被検体の成分の分布を得る計算・制御部と、を備えていることを特徴とする生体成分分析装置。
【請求項９】
前記載置部を前記照射部および検出部に対して相対的に移動させる移動機構を備え、
前記移動機構は、前記載置部の移動によって前記被検体の位置を任意に設定可能であることを特徴とする請求項８に記載の生体成分分析装置。
【請求項１０】
前記移動機構は、載置部を、前記電磁波の照射方向およびこれに交差する面内方向に移動可能であることを特徴とする請求項８または９に記載の生体成分分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水産物、水産加工品などの生体の成分を分析する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水産物、水産加工品などの生体からなる食品等に含まれる成分の分析を行う手法としては、加熱や有機溶媒により被検体から成分を抽出し、前処理を経て分析する手法がある（例えば、特許文献１、２参照）。
しかしながら、この方法は、精度の高い分析が可能となる半面、工程が複雑で手間がかかり、しかも生体組織中の成分の分布に関する情報を得るのは難しかった。
生体組織中の成分を分析する手法としては、蛍光顕微鏡を用いた分析方法がある（例えば、非特許文献１参照）。この方法によれば、蛍光標識された成分の生体組織中の分布を確認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１５５５９７号公報
【特許文献２】特開平６−２５３８９７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】新生化学実験講座６、生体膜と輸送膜（下）、東京化学同人、ｐ．８６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蛍光顕微鏡を用いた分析方法では、分析対象の成分によっては、蛍光プローブによる生体組織の標識化ができないことがあった。
また、被検体に対する蛍光プローブの導入などの前処理に時間がかかること、および導入により生体組織に生理的な影響が及ぶことから、測定時には生体の状態が変化していることがあり、当該環境下におかれた生体としての状態を正確に把握するのは難しかった。
また、被検体の外部にある物質を蛍光プローブにより標識することは困難であるため、被検体の周囲の環境中の成分については分析ができなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、対象成分の制限が少なく、かつ被検体の生体としての状態を正確に把握することができ、しかも被検体の周囲の環境についても分析が可能となる生体成分分析方法および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】
本発明の生体成分分析方法は、生体である被検体の成分を分析する方法であって、凍結した前記被検体に、０．１〜１０ＴＨｚの電磁波を照射し、前記被検体を透過または反射した電磁波を検出することにより得られる吸収特性スペクトルに基づいて、前記被検体の成分の分布を得ることを特徴とする。
本発明の生体成分分析方法においては、前記電磁波の検出を、前記被検体における位置が異なる複数点で行うことによって前記被検体の成分の分布を得ることができる。
本発明の生体成分分析方法においては、前記被検体の成分の分布を経時的に測定することができる。
本発明の生体成分分析方法においては、前記被検体は、少なくとも一部が塩化ナトリウム水溶液に浸漬した状態で、前記塩化ナトリウム水溶液とともに凍結されており、前記被検体についての前記電磁波の検出とともに、その周囲にある前記塩化ナトリウム水溶液の前記電磁波も検出し、前記成分の分布を得ることが好ましい。
前記被検体は、前記電磁波の照射方向の厚みが０．１〜１５ｍｍであることが好ましい。
前記被検体は、前記電磁波の照射方向に交差する面内の最大寸法が３〜１００ｍｍであることが好ましい。
前記被検体を凍結させるにあたっては、冷却速度を−０．１〜−５℃／秒とし、到達冷却温度を−２００〜０℃とすることが好ましい。
【０００７】
本発明の生体成分分析装置は、生体である被検体の成分を分析する装置であって、凍結した前記被検体を載置する載置部と、前記載置部上の被検体に、０．１〜１０ＴＨｚの電磁波を照射する照射部と、前記被検体を透過または反射した電磁波を検出する検出部と、前記検出部で検出された電磁波により得られた吸収特性スペクトルに基づいて前記被検体の成分の分布を得る計算・制御部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の生体成分分析装置は、前記載置部を前記照射部および検出部に対して相対的に移動させる移動機構を備え、前記移動機構が、前記載置部の移動によって前記被検体の位置を任意に設定可能である構成とすることができる。
前記移動機構は、載置部を、前記電磁波の照射方向およびこれに交差する面内方向に移動可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被検体を透過した電磁波を検出することにより得られる吸収特性スペクトルに基づいて成分分布を得るので、加熱や有機溶媒を用いて被検体から成分を抽出する方法や、蛍光標識（ラベル化）を行う方法に比べ、煩雑な工程が不要であり、操作が容易である。
また、被検体から対象成分を取り出す必要がないため、被検体内に存在する状態で成分の分析が可能であり、成分の分布を被検体の形状に関連させて把握できる。
また、ラベル化剤（蛍光プローブ等）の導入を行う方法に比べ、生体である被検体を正常な生理状態で分析することができ、当該環境下におかれた生体の状態を正確に把握することができる。
また、分析対象の成分の制限が少なく、分析対象を幅広く選択できる。
さらに、従来方法では、時間のかかる前処理等において生体の状態が変化することが懸念されるが、本発明では前処理が不要であることから、当該環境下に置かれた生体の状態を正確に把握することができる。
また、被検体の周囲の環境も含めて成分分析が可能となるため、被検体と周囲の環境との物質のやりとり等を観察できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の生体成分分析装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】前図に示す生体成分分析装置の要部を示す拡大図である。
【図３】本発明の生体成分分析装置の他の実施形態を示す構成図である。
【図４】実施例で得られた被検体の成分分布の経時変化を示す図である。
【図５】実施例で得られた被検体の成分分布の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の生体成分分析方法および装置の一例を、図１および図２を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる生体成分分析装置１０（以下、単に分析装置１０という）を示す構成図である。図２は、分析装置１０の要部を示す拡大図である。
分析装置１０は、被検体１を収容するチャンバ１１を載置する載置部２と、被検体１に電磁波を照射する照射部３と、被検体１を透過した電磁波を検出する検出部４と、検出部４で検出された電磁波に基づいて被検体１の成分の分布を得る計算・制御部５と、載置部２を移動可能とする移動機構６と、被検体１を冷却する冷却部７とを備えている。
【００１１】
載置部２は、ほぼ水平配置されたステージである。載置部２は、チャンバ１１を載置可能な大きさとされている。
照射部３は、光源８と、パルス発生器９とを有する。
光源８は、０．１〜１０ＴＨｚの電磁波（以下、テラヘルツ波ということがある）を励起させることができれば特に限定されることはなく、例えばフェムト秒レーザ励起光であるパルスレーザやチタンサファイアレーザ等が挙げられる。
パルス発生器９は、光源８からの励起光を受け、テラヘルツ波を発生することができるものであれば特に限定されず、例えば非線形光学結晶、光伝導アンテナ、半導体、量子井戸、高温伝導薄膜等が挙げられる。
【００１２】
検出部４は、被検体１を透過したテラヘルツ波を検出できればよく、例えば光伝導アンテナ等が挙げられる。
移動機構６は、載置部２が、被検体１に対する電磁波照射方向（図１においては上下方向）およびこれに交差する面内方向（図１において上下方向に対し垂直な面内方向）に移動可能となるように構成されている。
図示例では、載置部２の上記面内方向の移動を可能とする面内移動機構１４と、載置部２の高さ方向の移動を可能とする昇降機構１５とを有する。
【００１３】
面内移動機構１４は、載置部２に連結され、図示せぬ駆動部により伸縮することによって載置部２のＸ軸方向（図１における左右方向）の位置を任意に定めることができ、かつ図示せぬ駆動部により紙面手前および奥側に移動することによって、載置部２のＹ軸方向（図１において紙面に垂直な方向）の位置を任意に定めることができる。よって、載置部２の面内方向位置を任意に定めることができる。
昇降機構１５は、駆動部１６により上下動することによって、面内移動機構１４を介して載置部２のＺ軸方向（図１における上下方向）の位置（高さ位置）を任意に定めることができる。
【００１４】
冷却部７は、空気などの冷媒を経路７ａからチャンバ１１内に送り込むことによりチャンバ１１内を冷却し、被検体１を凍結させることができるように構成される。
冷却部７は、チャンバ１１の温度を例えば−２００〜０℃の範囲で任意に設定することができる冷却性能を有することが好ましい。
【００１５】
チャンバ１１は、照射部３に面する上部、および検出部４に面する下部が、テラヘルツ波が透過可能な光学窓１１ａとされている。
図１における符号１２、１３はレンズである。
図２に示すように、チャンバ１１内の底部には、塩化ナトリウム水溶液１８（環境水）を貯留可能な円筒状の貯留部１７が設けられている。
【００１６】
次に、分析装置１０を用いて被検体１の成分分析を行う方法の一例を説明する。
本発明において、被検体１は、水産物、農産物、畜産物、これらの加工品などの生体からなる食品等である。
対象成分としては、無機塩、アミノ酸、有機酸、酵素、ビタミン、糖質、脂質、脂肪酸等を挙げることができる。例えば、生体の栄養素やうまみ成分となるものを対象とすることができる。
無機塩としては、望ましくは生体内および環境中で、亜鉛、カリウム、カルシウム、クロム、セレン、鉄、銅、ナトリウム、マグネシウム、マンガン、リン、バナジウム、ストロンチウム、アンモニウムのいずれかの陽イオン、またはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水酸、硫酸、亜硫酸、炭酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、ホウ酸のいずれかの陰イオンを生じるものが挙げられる。
アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、ヒスチジン、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、プロリン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、オルニチン、タウリン、グルコサミンおよびこれらの塩の少なくとも１つが挙げられる。
有機酸としては、イノシン酸、グアニル酸、アデニル酸、キサンチル酸、アルギン酸、酢酸、クエン酸、乳酸、コハク酸、リンゴ酸およびこれらの塩の少なくとも１つが挙げられる。
酵素としては、アミラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ、パパイン、プロメライン、パンクレアチン、スーパーオキサイドジムスターゼ、カタラーゼ、グルタチオンペルオキシターゼの少なくとも１つが挙げられる。
ビタミンとしては、ビタミンＡ、ビタミンＢ１、ビタミンＢ２、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１２  、ビタミンＣ  、ビタミンＤ  、ビタミンＥ  、ビタミンＫ  、ナイアシン、パントテン酸、葉酸、ビオチン、ビタミンＦ  、ビタミンＰ  、ビタミンＱ、ビタミンＵ、コリン、イシトール、パラアミノ安息香酸の少なくとも１つが挙げられる。
糖質としては、ジヒドロキシアセトン、グリセルアルデヒド、エリトルロース、エリトロース、トレオース、リブロース、キシルロース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、デオキシリボース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、フコース、フクロース、ラムノース、セドヘプツロース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオース、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース、アカルボース、スタキオース、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、乳果オリゴ糖、大豆オリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、キトオリゴ糖、パラチノース、環状オリゴ糖の少なくとも１つが挙げられる。
脂肪酸としては、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、αリノレン酸、γリノレン酸、ＥＰＡ（エイコサペンタエン酸）、ＤＨＡ（ドコサヘキサエン酸）、ステアリドン酸、アラキドン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸の少なくとも１つが挙げられる。
【００１７】
被検体１は、電磁波照射方向（図１における上下方向）の厚みが０．１〜１５ｍｍ（望ましくは０．５〜２ｍｍ）であることが好ましい。
被検体１は、薄すぎれば対象成分量が少なくなるため検出精度が低下し、厚すぎればテラヘルツ波が透過しにくくなる。これに対し、厚みを上記範囲とすることで、検出精度を高めるとともにテラヘルツ波を確実に透過させることができる。また多重反射、干渉も起こりにくくなる。よって、精度の高い分析が可能となる。
【００１８】
被検体１は、電磁波照射方向に交差する面内（上記面内方向）の最大寸法が３〜１００ｍｍであることが好ましい。この最大寸法が大きすぎれば、載置部２を面内方向に移動させつつ被検体１の全体について測定を行う際に測定時間が長くなり、測定中に成分量等の変化が起きるおそれがある。これを避けるために測定点を減らせば分解能が低下してしまう。これに対し、最大寸法を上記範囲とすることで、検出精度を高めることができる。
【００１９】
図２に示すように、貯留部１７内に塩化ナトリウム水溶液１８（環境水）を貯留する。塩化ナトリウム水溶液１８の塩化ナトリウム濃度は、０．３〜２０質量％（望ましくは０．３〜１質量％）が好適である。
貯留部１７内に、被検体１を少なくとも一部が塩化ナトリウム水溶液１８に浸漬した状態となるように載置する。
被検体１はその周囲に塩化ナトリウム水溶液１８が存在するような位置に配置されるのが好ましい。例えば、円筒形の貯留部１７の中央に被検体１を配置すれば、その周囲に全周にわたり塩化ナトリウム水溶液１８が存在することになる。
塩化ナトリウム水溶液１８を使用することによって、被検体１内で、塩化ナトリウムまたはこれに由来するイオン（ナトリウムイオンまたは塩素イオン）が被検体１中の成分や水分子との間に弱い相互作用を示すようになる。
テラヘルツ波は、水素結合，ファンデルワールス結合，π電子相互作用，静電相互作用などの弱い相互作用に共鳴するため、後述するように、上記相互作用のエネルギーの共鳴周波数や吸収強度の変化を用いた成分分析が可能となる。
【００２０】
温度センサ１９により検出したチャンバ１１内の温度に応じて、計算・制御部５によって冷却部７を駆動させ、チャンバ１１内を冷却する。
冷却速度は−０．１〜−５℃／秒（望ましくは−１〜−１．５℃／秒）とするのが好ましい。冷却速度をこの範囲とすることで、塩化ナトリウムが被検体１外で析出することなく、被検体１に分散して取り込まれるため、被検体１内で、塩化ナトリウムまたはこれに由来するイオン（ナトリウムイオンまたは塩素イオン）が被検体１中の成分や水分子との間で上記相互作用を示すようになる。
到達冷却温度は−２００〜０℃（望ましくは−２００〜−１５０℃）が好適である。冷却温度をこの範囲とすることで、上記相互作用を高めることができる。
【００２１】
これによって、被検体１は凍結する。この例では、被検体１は、塩化ナトリウム水溶液１８に浸漬した状態で塩化ナトリウム水溶液１８とともに凍結する。
次いで、光源８から励起光をパルス発生器９に照射する。パルス発生器９はテラヘルツ波Ｗ１を発生し、レンズ１２により集束されて被検体１に照射される。
テラヘルツ波Ｗ１は、被検体１に照射されると、水素結合、ファンデルワールス結合、π電子相互作用、静電相互作用等の弱い相互作用のエネルギーと共鳴する。
【００２２】
被検体１を透過したテラヘルツ波Ｗ２は、レンズ１３により平行光となり、検出部４に至る。
検出器４で検出されたテラヘルツ波Ｗ２の検出値は計算・制御部５に送られ、計算・制御部５において、フーリエ変換により０．１〜１０ＴＨｚの周波数の関数に変換される。
これに基づいて、被検体１の単位厚さおよび対象成分の単位濃度当たりに正規化した吸収特性スペクトルが得られる。
上記相互作用のエネルギーの共鳴周波数や吸収強度は、当該成分の濃度に応じたものとなるため、この吸収特性スペクトルを当該成分濃度の指標とすることができる。
【００２３】
上記テラヘルツ波Ｗ２の検出は、照射部３および検出部４に対する被検体１の相対位置が異なる複数点で行われることが好ましい。
例えば、移動機構６により載置部２を移動させつつ複数点でテラヘルツ波Ｗ２の検出を行うことができる。移動方向は限定されず、上記面内方向でもよいし、上下方向でもよい。
これによって、被検体１における位置が異なる複数の点で、当該成分濃度の指標となる吸収特性スペクトルが得られるため、当該成分濃度の分布が得られる。
【００２４】
例えば、面内移動機構１４によって被検体１を上記面内方向に走査しつつテラヘルツ波Ｗ２の検出を行うことによって、面内方向の当該成分濃度の分布を得ることができる。
昇降機構１５によって被検体１を上下方向に走査しつつテラヘルツ波Ｗ２の検出を行うことによって、厚さ方向（テラヘルツ波照射方向）の当該成分濃度の分布を得ることができる。
また、分析時の温度により吸収特性スペクトルが変化することがあるため、必要に応じて、複数の温度条件における測定を行うことができる。具体的には２〜８種類の温度条件にて測定を行い、吸収特性スペクトルを相互比較することによりその信頼性を確認することができる。
【００２５】
得られた吸収特性スペクトルと、対象成分を既知濃度で含む標準試料を用いて得られた標準吸収特性スペクトルとを比較することにより、成分を特定でき、その濃度も知ることができる。
具体的には、無機塩、アミノ酸、有機酸、酵素、ビタミン、糖質、脂質、脂肪酸等について、被検体１中の当該成分の分布を知ることができる。また当該成分の濃度も把握できる。
また、上記測定を経時的に行えば、被検体１における当該成分濃度の変化を把握できる。
例えば、被検体１について、所定の環境においた直後から一定時間ごとに凍結試料を作成し、それらの成分分析を行えば、当該成分の増減についての情報を得ることができる。
【００２６】
被検体１が、塩化ナトリウム水溶液１８に浸漬した状態で、被検体１の周囲の塩化ナトリウム水溶液１８とともに凍結されている場合には、被検体１だけでなくその周囲にある塩化ナトリウム水溶液１８のテラヘルツ波Ｗ２も検出し、当該成分の分布を得ることが好ましい。
これによって、被検体１内だけでなく、被検体１の周囲の当該成分の増減についての情報を得ることができる。例えば、当該成分の被検体１内への取り込み量、被検体１からの排出量などを調べることができる。
【００２７】
本発明に係る分析方法によれば、被検体１を透過したテラヘルツ波Ｗ２を検出することにより得られる吸収特性スペクトルに基づいて成分分布を得るので、加熱や有機溶媒を用いて被検体から成分を抽出する方法や、蛍光標識（ラベル化）を行う方法に比べ、煩雑な工程が不要であり、操作が容易である。
また、被検体１から対象成分を取り出す必要がないため、被検体１内に存在する状態で成分の分析が可能であり、成分の分布を被検体１の形状に関連させて把握できる。
従来方法では、ラベル化剤（蛍光プローブ等）の導入が生体に及ぼす影響が問題となることがあったが、本発明にかかる分析方法ではこのような問題はなく、生体である被検体１を正常な生理状態で分析することができ、当該環境下におかれた生体の状態を正確に把握することができる。
また、従来方法では、分析対象の成分によってはラベル化剤（蛍光プローブ等）の導入が困難であるため分析ができないことがあったが、本発明の分析方法では分析対象成分の制限が少なく、分析対象を幅広く選択できる。
さらに、従来方法では、時間のかかる前処理等において生体の状態が変化することが懸念されるが、本発明の分析方法では前処理が不要であることから、当該環境下に置かれた生体の状態を正確に把握することができる。
また、従来方法では被検体１の周囲の環境については成分分析が難しかったが、本発明では、被検体１の周囲の環境も含めて成分分析が可能となるため、被検体１と周囲の環境との物質のやりとり等を観察できる。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施形態にかかる分析装置２０を示す構成図である。
以下の説明において、分析装置１０と同じ構成については同一符号を付してその説明を省略する。
分析装置２０は、チャンバ１１を載置する載置部２と、被検体１にテラヘルツ波Ｗ１を照射する照射部３と、テラヘルツ波Ｗ３を検出する検出部４と、テラヘルツ波Ｗ３に基づいて被検体１の成分の分布を得る計算・制御部５と、載置部２を移動可能とする移動機構６と、被検体１を冷却する冷却部７と、反射ユニット２１とを備えている。
【００２９】
反射ユニット２１は、テラヘルツ波Ｗ１を反射して被検体１に照射する反射鏡２２ａ、２２ｂと、被検体１で反射したテラヘルツ波Ｗ３を反射する反射鏡２３ａ〜２３ｃと有する。
【００３０】
分析装置２０を用いて成分分析を行うには、照射部３によりテラヘルツ波Ｗ１を発生させ、反射鏡２２ａ、２２ｂを経て被検体１に照射する。
被検体１で反射したテラヘルツ波Ｗ３は、反射鏡２３ａ〜２３ｃを経て検出部４に至り、検出器４で検出されたテラヘルツ波Ｗ３の検出値は計算・制御部５に送られ、計算・制御部５において、吸収特性スペクトルが得られる。
上記相互作用のエネルギーの共鳴周波数や吸収強度は、当該成分の濃度に応じたものとなるため、この吸収特性スペクトルを当該成分濃度の指標とすることができる。
これによって、無機塩、アミノ酸、有機酸、酵素、ビタミン、糖質、脂質、脂肪酸等の被検体１中の成分分布を知ることができる。また当該成分の濃度の分布も把握できる。
【実施例１】
【００３１】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。
図１に示す分析装置１０を用いて分析試験を行った。分析装置１０は、パルス発生器９（浜松ホトニクス社製、光伝導アンテナ）、検出部４（浜松ホトニクス社製、光伝導アンテナ）を備えた分光装置（先端赤外社製、ＴＨｚ−ＴＤＳ２００４）を用いて作製した。光源８にはＴｉ−ｓａｐｐｈｉｒｅ ｌａｓｅｒであるＶｉｔｅｓｓｅ（１００フェムト秒型、コヒレント社製）を用いた。
【００３２】
被検体１としては、宍道湖産ヤマトシジミの厚さ１０ｍｍ以内のものを用いた。被検体１は、ヤマトジシミの生息環境である汽水域の塩分濃度範囲（０．３〜１％）のうち比較的低い値である塩分濃度０．５質量％の人工海水中で２０℃にて４０時間飼育したのち、試験に供した。
直径３０ｍｍの円筒状の貯留部１７内に、汽水域の塩分濃度範囲（０．３〜１％）のうち比較的高い値である塩分濃度１％の人工海水（塩化ナトリウム水溶液１８）を深さ２ｍｍとなるよう導入し、その中央に被検体１を人工海水に少なくとも一部が浸漬した状態となるように置いた。
被検体１に、照射部３を用いてテラヘルツ波Ｗ１を照射し、テラヘルツ波Ｗ２を検出部４で検出した。
【００３３】
測定は、移動機構６によって上記面内のＸ軸およびＹ軸方向に３００μｍステップで移動しつつ、面内方向に１５ｍｍ四方の領域を、チャンバ１１の底面から高さ１ｍｍの位置で走査して行った。
Ｘ軸およびＹ軸方向にそれぞれ５０ポイント（合計２５００ポイント）の測定を行ったが、１ポイントの測定に約０．５秒かかる場合で全体の測定は約２０分間となった。
被検体１の面内方向の最大寸法が大き過ぎると、測定時間が長くなるため経時変化の問題が生じるおそれがある一方、これを避けるためポイント数を減らすと分解能が低くなるが、本実施例では全体の測定時間が短く、ポイント数も十分に確保できたため、本実施例での測定条件は妥当であると判断された。
また、被検体１の貝殻の主成分は炭酸カルシウムであるが，０．１〜１０．０ＴＨｚの電磁波は炭酸カルシウムに対する透過性が良いため、貝殻内部にある身の部分の分析が可能となる。
被検体１は、薄すぎれば対象成分量が少なくなるため検出精度が低下し、厚すぎればテラヘルツ波が透過しにくくなるが、本実施例ではこのような検出精度の低下は起こらなかったため、被検体１の厚さは妥当であると判断された。
【００３４】
ヤマトシジミの主要なうまみ成分はアミノ酸であるが、その中でアラニン、グリシン、およびグルタミン酸に注目した。
−１９５℃において，アラニンの結晶は２．２ＴＨｚ，２．６ＴＨｚと３．０ＴＨｚ付近に、グリシンの結晶は２．８ＴＨｚに、グルタミン酸の結晶は１．２ＴＨｚ、２．０ＴＨｚ、２．５ＴＨｚ、２．７ＴＨｚ、２．９ＴＨｚに、それぞれ固有の強い吸収をもち、その吸収強度は濃度にほぼ比例することが分かっている．
また、塩化ナトリウム水溶液は、急速に凍結した場合、１．６ＴＨｚ付近に強い吸収をもち、その吸収強度は濃度にほぼ比例することが分かっている。
【００３５】
アラニン、グリシン、グルタミン酸および人工海水の塩分濃度の経時変化を調べるため、２０℃下で人工海水に浸漬した被検体１を、その直後（０時間）、３０分、１、２、３、６および２４時間静置後に、−１．５℃／秒の冷却速度で−１９５℃まで冷却し、各被検体１を人工海水ごと凍結して分析に供した。
図４は、アラニンに固有な吸収バンドである２．６ＴＨｚにおける測定結果を示すものである。この図では、吸収強度が色の濃さで表されており、吸収強度が高いほど濃い色で表示されている。
この結果より、被検体１の内部の吸収強度は経時的に増加したことがわかった。被検体１周囲の塩化ナトリウム水溶液１８においては吸収強度の増減は観測されなかった。
同様に、グリシン、グルタミン酸についても、被検体１の内部の吸収強度は経時的に増加したことがわかった。
また吸収強度の変化を、被検体１の身全体で平均し、２４時間経過時の値を０時間の値と比較すると，アラニンは約５倍、グリシンは約４．５倍、グルタミン酸は約３．５倍に増加したことがわかった。この分析結果は、シジミの身からアミノ酸を抽出して行った従来の分析結果（島根県水産試験場事業報告、Vol.1993、Page.167-175 (1995) 、日本シジミ研究所ホームページ資料「シジミをおいしく食べましょう」p.6、http://www.sijimi-lab.jp/oisiku.html）とほぼ一致した。
【００３６】
被検体１周囲の塩化ナトリウム水溶液１８について、塩分濃度の指標となる１．６ＴＨｚ付近の吸収強度の変化を調べた。
被検体１から何らかの物質の流出があれば、被検体１周囲の水溶液１８の塩分濃度が低くなり、相対的にこの吸収強度がその他の領域より低く観測されると考えられる。
図５に示すように、３０分経過の試料において、被検体１の周囲のごく小さい範囲で強度が減少している領域が確認された。１時間経過の試料では、この強度が減少した領域が拡散するように広がりを見せるとともに、強度の減少量が大きくなった。２時間経過以降の試料では、強度の減少量は小さくなった。強度の減少は、被検体１からの排泄物が周囲に流出した（砂抜きと同じ効果が得られた）ためと考えられる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１と同様のヤマトシジミを被検体１として用い、図１に示す分析装置１０を用いて分析試験を行った。
被検体１周囲の環境水としては、水道水（塩分濃度０質量％）、塩分濃度０．５質量％および１．０質量％の人工海水という３種類の塩分濃度の異なる水を用いた。環境水は深さ２ｍｍとなるよう貯留部１７に導入し、その中央に被検体１を少なくとも一部が浸漬状態となるように置いた。
２０℃下で環境水に浸漬した被検体１を、その直後（０時間）および２４時間静置後に、−１．５℃／秒の冷却速度で−１９５℃まで冷却し、各被検体１を環境水ごと凍結した。
これらの試料を、実施例１と同様にして分析に供した。その他の試験条件は実施例１に準じた。
【００３８】
アラニン、グリシン、グルタミン酸および人工海水の塩分濃度の経時変化を調べたところ、アラニン、グリシン、グルタミン酸に固有な吸収強度は、塩分濃度０．５質量％および１．０質量％の人工海水を用いた場合において、被検体１の身の内部で増加した。その増加量は、塩分濃度の高い場合ほど大きくなった。
周囲の環境水においては、これらの吸収強度の増減は観測されなかった。
水道水（塩分濃度０質量％）を用いた場合は、アラニン、グリシン、グルタミン酸に固有な吸収強度は、被検体１の身の内部で減少した。吸収強度の変化を、被検体１の身全体で平均し、２４時間経過した試料を０時間の試料と比較すると、アラニンとグリシンは約１／５、グルタミン酸は約１／２に減少したことがわかった。
これに対し、周囲の環境水においては、これらの吸収強度の増加が見られ、被検体１からアラニン、グリシン、グルタミン酸の流出が起こっていることが確認された。
【実施例３】
【００３９】
実施例１と同様のヤマトシジミを被検体１として用い、図１に示す分析装置１０を用いて分析試験を行った。
被検体１周囲の環境水としては、塩分濃度１質量％の人工海水に濃度０．２質量％となるようにグルコースを添加した水溶液を使用した。
２０℃下で環境水に浸漬した被検体１を、その直後（０時間）および２４時間静置後に、−１．５℃／秒の冷却速度で−１９５℃まで冷却し、各被検体１を環境水ごと凍結した。
これらの試料を、実施例１と同様にして分析に供した。その他の試験条件は実施例１に準じた。
【００４０】
分析対象のグルコースは、それ自体については、水溶液やそれを凍結した試料において０．１〜１０．０ＴＨｚの周波数領域に特徴的な共鳴バンドは観測されないが、環境水に用いた人工海水の塩化ナトリウムまたはこれに由来するイオン（ナトリウムイオンまたは塩素イオン）と、グルコースとの間に弱い相互作用が生じ、これが上記周波数領域において共鳴することを利用して、吸収強度の変化を用いた分析が可能となる。
塩化ナトリウムまたは塩化ナトリウム由来イオンと、グルコースとの間に弱い相互作用を生じさせるには、塩化ナトリウムが被検体１外で析出することなく被検体１に分散して取り込まれることが必要となるが、上記冷却速度および到達冷却温度を採用することで、この状態を実現できたと考えられる。
試験の結果、塩化ナトリウム（または由来イオン）とグルコースの相互作用により、１．６〜１．８ＴＨｚ付近に吸収バンドが観測された。またこの吸収バンドの強度は、時間とともに被検体１の身の内部で増加した。
よって、周囲の環境から被検体１の身へのグルコースの取りこみが確認された。また被検体１周囲の領域においては吸収強度の増減が小さかったことから、グルコース濃度の増減は小さかったことがわかった。
【００４１】
実施例１〜３の結果から、本発明によれば、被検体１にラベル化剤の導入や染色をすることなく、凍結直前の環境およびこの環境におかれた生体組織中の化学物質およびその濃度の分布を、被検体１の形状に関連させて把握できることがわかった。
また、ラベル化剤（蛍光プローブ等）の導入が困難である成分（無機塩等）の分析も可能であることがわかった。
また、前処理が不要であるため、前処理における状態変化を考慮する必要はなく、当該環境下に置かれた生体の状態を正確に把握することができることが確認された。
また、被検体１の周囲の環境も含めて成分分析が可能となるため、被検体１と周囲の環境との物質のやりとりを観察できることが確認された。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・被検体、２・・・載置部、３・・・照射部、４・・・検出部、５・・・計算・制御部、６・・・移動機構、７・・・冷却部、１０、２０・・・分析装置、１４・・・面内移動機構、１５・・・昇降機構、１８・・・塩化ナトリウム水溶液（環境水）。
【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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